JP5560007B2 - Electric motor and compressor - Google Patents
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Description
本発明は、電動機に関し、特に、圧縮機に好適に用いることができる電動機に関する。 The present invention relates to an electric motor, and more particularly to an electric motor that can be suitably used for a compressor.
エアコン(空調装置)や冷蔵庫等の圧縮機では、誘導電動機、リラクタンスモータ、永久磁石電動機等の電動機が駆動源として用いられている。永久磁石電動機としては、例えば、磁石挿入孔に永久磁石が挿入されている回転子を有する埋込磁石型永久磁石電動機(Interior Permanent Magnet Motor;IPMモータ)、磁石が表面に貼り付けられた回転子を有する表面磁石型永久磁石電動機(Surface Permanent Magnet Motor;SPMモータ)、フラックスバリアが設けられているフラックスバリアモータ等が用いられている。圧縮機で用いられている電動機では、固定子を、ハウジングの内周面により形成されている固定子挿入空間内に固定する方法として焼き嵌め方法が用いられている。(特許文献1参照)
焼き嵌め方法を用いて固定子をハウジングの固定子挿入空間内に固定するには、ハウジングの、固定子挿入空間を形成する内周面の内径を、固定子の外周面の外径より僅かに小さく設定する。そして、ハウジングを加熱し、ハウジングの固定子挿入空間の内径が固定子の外周面の外径より大きくなるように熱膨張させる。この状態で、ハウジングの固定子挿入空間内に固定子を挿入した後、雰囲気温度(常温)に冷却する。これにより、ハウジングの固定子挿入空間の内径が縮小し、固定子挿入空間を形成する内周面により発生する締付力(保持力)によって固定子が固定子挿入空間内に固定される。
In compressors such as an air conditioner (air conditioner) and a refrigerator, an electric motor such as an induction motor, a reluctance motor, or a permanent magnet motor is used as a drive source. Examples of the permanent magnet motor include an interior permanent magnet motor (IPM motor) having a rotor in which a permanent magnet is inserted into a magnet insertion hole, and a rotor with a magnet attached to the surface. A surface magnet type permanent magnet motor (SPM motor) having a flux barrier motor, a flux barrier motor provided with a flux barrier, and the like are used. In an electric motor used in a compressor, a shrink fitting method is used as a method of fixing a stator in a stator insertion space formed by an inner peripheral surface of a housing. (See Patent Document 1)
In order to fix the stator in the stator insertion space of the housing using the shrink fitting method, the inner diameter of the inner peripheral surface of the housing forming the stator insertion space is slightly smaller than the outer diameter of the outer peripheral surface of the stator. Set smaller. Then, the housing is heated and thermally expanded so that the inner diameter of the stator insertion space of the housing is larger than the outer diameter of the outer peripheral surface of the stator. In this state, the stator is inserted into the stator insertion space of the housing, and then cooled to the ambient temperature (normal temperature). Thereby, the inner diameter of the stator insertion space of the housing is reduced, and the stator is fixed in the stator insertion space by the tightening force (holding force) generated by the inner peripheral surface forming the stator insertion space.
従来技術では、ハウジングの、固定子挿入空間を形成する内周面により発生する締付力(保持力)によって、固定子をハウジングの固定子挿入空間内に固定しているため、固定子は、常時圧縮応力を受けている。一般的に、電動機の固定子は、磁性を有する複数の板状部材(例えば、電磁鋼板)を積層して形成される。ここで、図32に、積層された複数の電磁鋼板により形成されている固定子に加わる圧縮応力あるいは引張応力と固定子の透磁率との関係が示されている。図32に示されているように、積層された複数の電磁鋼板により形成されている固定子の透磁率は、固定子が圧縮応力を受けると低下する。固定子の透磁率が低下すると、固定子を流れる磁束量が低下し、電動機のトルクが減少する。この固定子の透磁率の低下による電動機のトルクの減少を補償するためには、固定子巻線に流れる電流を増加させ、固定子に流れる磁束量を増大させる必要がある。この場合、固定子巻線に流れる電流の増加によって銅損が増加する。また、固定子のヒステリシス曲線が大きくなって鉄損が増加する。このため、電動機の効率が低下する。
また、近年、圧縮機の冷媒(冷却媒体)として、地球温暖化係数(GWP:Global Warming Potential)が小さい自然冷媒(Natural Refrigerant)の使用が検討されている。特に、自然冷媒の中でも、毒性や可燃性を有していない二酸化炭素(CO2)が注目されている。ここで、冷媒として二酸化炭素を用いた場合には、フロン系の冷媒等を用いた場合に比べてハウジング内が高温・高圧となる。ハウジングの、固定子挿入空間を形成する内周面により発生する締付力(保持力)によって、固定子をハウジングの固定子挿入空間内に固定している場合には、ハウジング内の温度や圧力による固定子の膨張量とハウジングの膨張量の違いによって、固定子挿入空間を形成する内周面により発生する締付力(固定子をハウジングの固定子挿入空間内に固定する保持力)が低下するおそれがある。そして、固定子の保持力の低下は、固定子の固定子挿入空間内での移動や固定子挿入空間からの落下、また、保持力の低下に起因する音の発生等を引き起こすおそれがある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、圧縮応力に起因する固定子の透磁率の低下を抑制することによって効率の低下を防ぎながら、高温・高圧状態での使用に適した電動機を提供することを目的とする。
In the prior art, the stator is fixed in the stator insertion space of the housing by the tightening force (holding force) generated by the inner peripheral surface forming the stator insertion space of the housing. Always under compressive stress. Generally, the stator of an electric motor is formed by laminating a plurality of magnetic plate-like members (for example, electromagnetic steel plates). Here, FIG. 32 shows the relationship between the compressive stress or tensile stress applied to the stator formed of a plurality of laminated magnetic steel sheets and the magnetic permeability of the stator. As shown in FIG. 32, the magnetic permeability of a stator formed by a plurality of laminated magnetic steel sheets decreases when the stator receives compressive stress. When the magnetic permeability of the stator decreases, the amount of magnetic flux flowing through the stator decreases, and the torque of the electric motor decreases. In order to compensate for the decrease in the torque of the motor due to the decrease in the magnetic permeability of the stator, it is necessary to increase the current flowing through the stator winding and increase the amount of magnetic flux flowing through the stator. In this case, copper loss increases due to an increase in current flowing in the stator winding. In addition, the hysteresis curve of the stator becomes large and the iron loss increases. For this reason, the efficiency of an electric motor falls.
In recent years, the use of natural refrigerant (Natural Refrigerant) having a low global warming potential (GWP) as a refrigerant (cooling medium) for compressors has been studied. In particular, carbon dioxide (CO 2 ) that is not toxic or flammable among natural refrigerants has attracted attention. Here, when carbon dioxide is used as the refrigerant, the inside of the housing is at a higher temperature and higher pressure than when a fluorocarbon refrigerant or the like is used. When the stator is fixed in the stator insertion space of the housing by the clamping force (holding force) generated by the inner peripheral surface forming the stator insertion space of the housing, the temperature and pressure in the housing The tightening force (holding force for fixing the stator in the stator insertion space of the housing) generated by the inner peripheral surface forming the stator insertion space is reduced due to the difference between the expansion amount of the stator and the expansion amount of the housing. There is a risk. The decrease in the holding force of the stator may cause the movement of the stator in the stator insertion space, the falling from the stator insertion space, the generation of sound due to the decrease in the holding force, and the like.
The present invention was devised in view of such points, and is used for use in a high temperature / high pressure state while preventing a decrease in efficiency by suppressing a decrease in the magnetic permeability of the stator due to the compressive stress. An object is to provide a suitable electric motor.
一つの発明の電動機は、The motor of one invention is
ハウジングと、固定子と、回転子を備え、前記固定子は、積層された複数の板状部材により形成され、前記ハウジングの内周面によって形成されている固定子挿入空間内に挿入された状態で前記ハウジングに固定されており、前記回転子は、前記固定子の回転子挿入空間内に回転可能に挿入されている電動機であって、A housing, a stator, and a rotor, wherein the stator is formed by a plurality of stacked plate-like members and is inserted into a stator insertion space formed by an inner peripheral surface of the housing And the rotor is an electric motor that is rotatably inserted into a rotor insertion space of the stator,
前記固定子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の連結領域を有しており、The stator has a plurality of connection regions along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction,
前記複数の板状部材は、前記連結領域内の軸方向の連結箇所において、軸方向に隣接して積層されている板状部材に形成されているクランプが係合されることによって軸方向に連結されており、The plurality of plate-like members are connected in the axial direction by engaging with clamps formed on the plate-like members stacked adjacent to each other in the axial direction at the axially connected portion in the connection region. Has been
前記連結領域は、前記軸方向の連結箇所の周方向中心と前記固定子の中心を結ぶ線から周方向両側に15度以下の角度θa離れている領域線によって囲まれた領域であり、The connection region is a region surrounded by a region line that is separated by an angle θa of 15 degrees or less on both sides in the circumferential direction from a line connecting the center in the circumferential direction of the connecting portion in the axial direction and the center of the stator,
前記固定子は、前記連結領域内の固定箇所において、前記ハウジングに形成された連通孔を介した溶接によって前記ハウジングに固定されており、The stator is fixed to the housing by welding via a communication hole formed in the housing at a fixing location in the connection region,
前記固定子は、電動機の駆動時に、前記連結領域内の前記軸方向の連結箇所に、当該軸方向の連結箇所を前記固定子の中心から外周方向に引っ張る引張応力が加わるように構成されていることを特徴とする電動機である。The stator is configured such that when the electric motor is driven, a tensile stress that pulls the axially connected portion from the center of the stator to the outer peripheral direction is applied to the axially connected portion in the connecting region. It is an electric motor characterized by this.
「軸方向」は、固定子の回転子挿入空間内に回転子が挿入された状態において、回転子の回転軸に沿った方向が対応する。The “axial direction” corresponds to the direction along the rotation axis of the rotor in a state where the rotor is inserted into the rotor insertion space of the stator.
「周方向」は、軸方向に直角な断面で見て、外周面に沿った方向が対応する。The “circumferential direction” corresponds to a direction along the outer peripheral surface when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction.
「固定子の中心」は、固定子の回転子挿入空間内に回転子が挿入されている状態において、軸方向に直角な断面で見て、回転子の回転軸の中心が対応する。The “center of the stator” corresponds to the center of the rotation axis of the rotor when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction in a state where the rotor is inserted in the rotor insertion space of the stator.
「周方向に沿った複数の連結領域」は、固定子を形成する複数の板状部材を軸方向に連結する軸方向の連結箇所が設けられる領域を意味し、「軸方向連結領域」ということもできる。“A plurality of connection regions along the circumferential direction” means a region in which a plurality of plate-like members forming the stator are connected in the axial direction to connect axially, and is referred to as an “axial connection region”. You can also.
「軸方向に連結されている」という記載は、軸方向(積層方向)に隣接する板状部材が、少なくとも周方向に沿った相対移動が規制されている状態で連結されていることを表している。勿論、周方向に沿った相対移動だけでなく、軸方向に沿った相対移動も規制された状態で連結されていてもよい。連結領域の軸方向の連結箇所の位置や数、複数の板状部材を軸方向に連結する方法は適宜選択可能である。The description “connected in the axial direction” indicates that the plate-like members adjacent in the axial direction (stacking direction) are connected in a state where relative movement along at least the circumferential direction is restricted. Yes. Of course, not only the relative movement along the circumferential direction but also the relative movement along the axial direction may be connected in a restricted state. The position and number of the connecting portions in the connecting region in the axial direction and the method for connecting the plurality of plate-like members in the axial direction can be selected as appropriate.
クランプは、積層される複数の板状部材を結合するために用いられる。クランプは、板状部材を加工することによって形成され、積層方向の一方側に凹部、他方側に突部を有している。そして、軸方向(積層方向)に隣接する一方の板状部材のクランプの突部を他方の板状部材のクランプの凹部に係合(嵌合)させることによって、複数の板状部材が連結される。The clamp is used for connecting a plurality of stacked plate-like members. The clamp is formed by processing a plate-like member, and has a recess on one side in the stacking direction and a protrusion on the other side. Then, by engaging (fitting) the projection of the clamp of one plate-like member adjacent in the axial direction (stacking direction) with the recess of the clamp of the other plate-like member, the plurality of plate-like members are connected. The
「軸方向の連結箇所の周方向中心」は、連結領域内に1つの連結箇所を有する場合には、1つの連結箇所の周方向中心を意味し、連結領域内に複数の連結箇所を有している場合には、複数の連結箇所全体の周方向中心を意味する。“Axis in the circumferential direction of an axially connected portion” means the center in the circumferential direction of one connected portion when the connected region has one connected portion, and has a plurality of connected portions in the connected region. In this case, it means the center in the circumferential direction of all of the plurality of connected portions.
固定箇所は、軸方向に直角な断面で見て、連結領域に1個所設定してもよいし複数箇所設定してもよい。The fixed location may be set at one location or a plurality of locations in the connection region when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction.
「固定箇所が設けられる連結領域の数」は、連結領域の固定箇所に作用する引張応力あるいは引張応力の分力により連結領域の軸方向の連結箇所に作用する引張応力によって、固定子全体に作用する圧縮応力が抑制されるように設定される。“The number of connecting areas where the fixing points are provided” is applied to the entire stator by the tensile stress acting on the fixing points of the connecting area or the tensile stress acting on the connecting points in the axial direction of the connecting area by the tensile stress. It is set so that the compressive stress to be suppressed is suppressed.
本発明の電動機では、固定子を形成する複数の板状部材は、軸方向に直角な断面で見て、複数の連結領域の軸方向の連結箇所で軸方向に連結されている。これにより、固定子は、軸方向に直角な断面で見て、軸方向の剛性を高めた合体部が周方向に沿って形成される。そして、固定子は、少なくとも電動機の駆動時に、複数の連結領域の固定箇所に作用する引張応力あるいは引張応力の分力によって、連結領域の軸方向の連結箇所(軸方向の剛性を高めた合体部)に引張応力が加わる。このように、軸方向の剛性を高めた合体部に引張応力を作用させることにより、固定子に圧縮応力が加わるのを効果的に抑制することができる。ここで、固定子の透磁率の低下量は、固定子に圧縮応力が加わる場合より、引張応力が加わる場合の方が小さい。このため、本発明の電動機では、固定子の透磁率の低下量を低減することができ、電動機の効率の低下を防ぐことができる。また、複数の連結領域の固定箇所で固定子がハウジングに固定されているため、温度や圧力によって固定子およびハウジングが膨張しても、固定子をハウジングの固定子挿入空間内に固定する保持力が低下するのを防止することができる。さらに、連結領域が、軸方向の連結箇所の周方向中心と固定子の中心を結ぶ線から周方向両側に15度以下、好適には10度以下の角度θa離れている領域線によって囲まれた領域として定義されていることにより、軸方向の連結箇所の周方向中心に効果的に引張応力が加わり、電動機の効率の低下を十分に防ぐことができるとともに、固定箇所でハウジングに固定されている板状部材が外周方向にずれるおそれがない。In the electric motor according to the present invention, the plurality of plate-like members forming the stator are connected in the axial direction at the connecting portions in the axial direction of the plurality of connecting regions when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. As a result, when the stator is viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, a combined portion with increased axial rigidity is formed along the circumferential direction. The stator includes at least a connecting portion in the axial direction of the connecting region (a combined portion with increased axial rigidity) by a tensile stress or a component of tensile stress acting on the fixing points of the plurality of connecting regions at the time of driving the electric motor. ) Is subjected to tensile stress. In this way, by applying a tensile stress to the united portion with increased axial rigidity, it is possible to effectively suppress the compression stress from being applied to the stator. Here, the amount of decrease in the magnetic permeability of the stator is smaller when tensile stress is applied than when compressive stress is applied to the stator. For this reason, in the electric motor of this invention, the fall amount of the magnetic permeability of a stator can be reduced, and the fall of the efficiency of an electric motor can be prevented. In addition, since the stator is fixed to the housing at the fixing points of the plurality of connecting regions, even if the stator and the housing expand due to temperature or pressure, the holding force for fixing the stator in the stator insertion space of the housing Can be prevented from decreasing. Furthermore, the connecting region is surrounded by a region line that is separated by an angle θa of 15 degrees or less, preferably 10 degrees or less on both sides in the circumferential direction from the line connecting the circumferential center of the axially connected portion and the center of the stator. By being defined as a region, a tensile stress is effectively applied to the center in the circumferential direction of the axially connected portion, which can sufficiently prevent a reduction in the efficiency of the motor and is fixed to the housing at a fixed portion. There is no possibility that the plate-like member is displaced in the outer circumferential direction.
なお、固定子をハウジングの固定子挿入空間に挿入する方法としては、少なくとも電動機の駆動時に、複数の連結領域の軸方向の連結箇所に引張応力が加わり、固定子全体に圧縮応力が加わるのを抑制することができる種々の方法を用いることができる、例えば、隙間嵌め方法、焼き嵌め方法、圧入方法等を用いることができる。焼き嵌め方法や圧入方法を用いる場合には、ハウジングの内周面による締め付けによって固定子が受ける圧縮応力が、電動機の駆動時に、複数の連結領域の軸方向の連結箇所に作用する引張応力によって抑制されるように、固定子の外周面やハウジングの内周面の寸法、固定箇所が設けられる連結領域の数等が設定される。In addition, as a method of inserting the stator into the stator insertion space of the housing, at least when the electric motor is driven, tensile stress is applied to the connecting portions in the axial direction of the plurality of connecting regions, and compressive stress is applied to the entire stator. Various methods that can be suppressed can be used. For example, a gap fitting method, a shrink fitting method, a press-fitting method, and the like can be used. When using the shrink-fitting method or the press-fitting method, the compressive stress that the stator receives due to the tightening by the inner peripheral surface of the housing is suppressed by the tensile stress that acts on the axially connected locations of the multiple connection areas when the motor is driven. As described above, the dimensions of the outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the housing, the number of connection regions where the fixing points are provided, and the like are set.
一つの発明の異なる形態では、前記固定箇所の周方向中心と前記固定子の中心を結ぶ線が、前記軸方向の連結箇所の周方向一方側端部および周方向他方側端部それぞれと前記固定子の中心を結ぶ線によって囲まれる領域内に存在する。In a different form of the invention, a line connecting the circumferential center of the fixed portion and the center of the stator is connected to the circumferential one side end and the circumferential other side end of the axial connecting portion, respectively. It exists in an area surrounded by a line connecting the centers of children.
一つの発明の異なる形態では、前記固定子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面と第2の外周面によって形成されており、前記第1の外周面は、前記ハウジングの内周面に対応する形状を有し、前記第2の外周面は、前記第1の外周面から前記固定子の中心側に窪んでいる。In a different form of the invention, the outer peripheral surface of the stator is formed by first outer peripheral surfaces and second outer peripheral surfaces alternately arranged along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. The first outer peripheral surface has a shape corresponding to the inner peripheral surface of the housing, and the second outer peripheral surface is recessed from the first outer peripheral surface toward the center of the stator. Yes.
「ハウジングの内周面に対応する形状」は、典型的には、ハウジングの内周面の形状と相似な形状が対応する。The “shape corresponding to the inner peripheral surface of the housing” typically corresponds to a shape similar to the shape of the inner peripheral surface of the housing.
本形態では、ハウジングの固定子挿入空間内に固定子が挿入されている状態では、固定子の第2の外周面とハウジングの内周面との間に軸方向の一方側から他方側に連通する穴(通路)が形成される。この穴(通路)は、例えば、圧縮機では、冷媒を流す通路として用いられる。なお、固定子の第1の外周面およびハウジングの内周面の寸法は、固定子をハウジングの固定子挿入空間内に挿入する方法に応じて設定される。例えば、隙間嵌め方法を用いる場合には、第1の外周面の寸法はハウジングの内周面の寸法より僅かに小さく設定される。一方、焼き嵌め方法や圧入方法を用いる場合には、第1の外周面の寸法はハウジングの内周面の寸法より僅かに大きく設定される。In this embodiment, in a state where the stator is inserted into the stator insertion space of the housing, communication is performed from one axial side to the other side between the second outer peripheral surface of the stator and the inner peripheral surface of the housing. A hole (passage) is formed. This hole (passage) is used, for example, as a passage through which a refrigerant flows in a compressor. In addition, the dimension of the 1st outer peripheral surface of a stator and the internal peripheral surface of a housing is set according to the method of inserting a stator in the stator insertion space of a housing. For example, when the gap fitting method is used, the dimension of the first outer peripheral surface is set slightly smaller than the dimension of the inner peripheral surface of the housing. On the other hand, when the shrink fitting method or the press-fitting method is used, the dimension of the first outer peripheral surface is set slightly larger than the dimension of the inner peripheral surface of the housing.
一つの発明の異なる形態では、前記連結領域は、前記第2の外周面と当該第2の外周面を挟んで周方向両側に配置されている第1の外周面それぞれとの境界箇所のうち少なくとも一方を含んでいる。In a different form of the invention, the connecting region includes at least a boundary portion between the second outer peripheral surface and each of the first outer peripheral surfaces arranged on both sides in the circumferential direction with the second outer peripheral surface interposed therebetween. Includes one.
一つの発明の異なる形態では、前記複数の板状部材は、さらに、前記連結領域内の、前記第2の外周面上の軸方向の連結箇所において、軸方向に隣接して積層されている板状部材が溶接されることによって軸方向に連結されている。In a different form of the invention, the plurality of plate-like members are further laminated adjacent to each other in the axial direction at an axial connection location on the second outer peripheral surface in the connection region. The shaped members are connected in the axial direction by welding.
他の発明は、Other inventions are:
ハウジングと、固定子と、回転子を備え、前記固定子は、積層された複数の板状部材により形成され、前記ハウジングの内周面によって形成されている固定子挿入空間内に挿入された状態で前記ハウジングに固定されており、前記回転子は、前記固定子の回転子挿入空間内に回転可能に挿入されている電動機であって、A housing, a stator, and a rotor, wherein the stator is formed by a plurality of stacked plate-like members and is inserted into a stator insertion space formed by an inner peripheral surface of the housing And the rotor is an electric motor that is rotatably inserted into a rotor insertion space of the stator,
前記固定子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の連結領域を有しており、The stator has a plurality of connection regions along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction,
前記固定子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面と第2の外周面によって形成されており、前記第1の外周面は、前記ハウジングの内周面に対応する形状を有し、前記第2の外周面は、前記第1の外周面から前記固定子の中心側に窪んでおり、The outer peripheral surface of the stator is formed by first and second outer peripheral surfaces alternately arranged along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, The outer peripheral surface has a shape corresponding to the inner peripheral surface of the housing, and the second outer peripheral surface is recessed from the first outer peripheral surface to the center side of the stator,
前記連結領域は、前記第2の外周面と当該第2の外周面を挟んで周方向両側に配置されている第1の外周面それぞれとの境界箇所のうちの少なくとも一方を含んでおり、The connection region includes at least one of boundary portions between the second outer peripheral surface and each of the first outer peripheral surfaces arranged on both sides in the circumferential direction across the second outer peripheral surface.
前記複数の板状部材は、前記連結領域内の、前記第2の外周面上の軸方向の連結箇所において、軸方向に隣接して積層されている板状部材が溶接されることによって軸方向に連結されており、The plurality of plate-like members are axially connected by welding plate-like members stacked adjacent to each other in the axial direction at the axially connected portion on the second outer peripheral surface in the connection region. Connected to
前記連結領域は、前記軸方向の連結箇所の周方向中心と前記固定子の中心を結ぶ線から周方向両側に15度以下の角度θa離れている領域線によって囲まれた領域であり、The connection region is a region surrounded by a region line that is separated by an angle θa of 15 degrees or less on both sides in the circumferential direction from a line connecting the center in the circumferential direction of the connecting portion in the axial direction and the center of the stator,
前記固定子は、前記連結領域内の固定箇所において、前記ハウジングに形成された連通孔を介した溶接によって前記ハウジングに固定されており、The stator is fixed to the housing by welding via a communication hole formed in the housing at a fixing location in the connection region,
前記固定子は、電動機の駆動時に、前記連結領域内の前記軸方向の連結箇所に、当該軸方向の連結箇所を前記固定子の中心から外周方向に引っ張る引張応力が加わるように構成されていることを特徴とする電動機である。The stator is configured such that when the electric motor is driven, a tensile stress that pulls the axially connected portion from the center of the stator to the outer peripheral direction is applied to the axially connected portion in the connecting region. It is an electric motor characterized by this.
他の発明の異なる形態では、前記固定箇所の周方向中心と前記固定子の中心を結ぶ線が、前記軸方向の連結箇所の周方向一方側端部および周方向他方側端部それぞれと前記固定子の中心を結ぶ線によって囲まれる領域内に存在する。In another embodiment of the present invention, a line connecting the circumferential center of the fixed portion and the center of the stator is connected to the one end portion in the circumferential direction and the other end portion in the circumferential direction of the connecting portion in the axial direction. It exists in an area surrounded by a line connecting the centers of children.
一つの発明または他の発明の異なる形態では、前記複数の板状部材は、さらに、前記連結領域内の軸方向の連結箇所において、軸方向に配置されているカシメピンによって軸方向に連結されている。In a different form of one invention or another invention, the plurality of plate-like members are further connected in the axial direction by caulking pins arranged in the axial direction at axially connected locations in the connection region. .
一つの発明または他の発明の異なる形態では、前記連結領域は、周方向に沿って4〜6箇所設けられている。In one aspect of the invention or another aspect of the invention, the connection region is provided in four to six locations along the circumferential direction.
本形態では、電動機の駆動時に、適切な保持力で固定子をハウジングに固定することができるとともに、固定子に圧縮応力が加わるのを抑制することができる。In this embodiment, when the electric motor is driven, the stator can be fixed to the housing with an appropriate holding force, and compression stress can be suppressed from being applied to the stator.
以上で説明した電動機は、圧縮機の駆動源として用いることができる。特に、自然冷媒である二酸化炭素が冷媒として用いられ、ハウジング内が高温・高圧となる圧縮機の駆動源として好適に用いることができる。The electric motor described above can be used as a drive source for the compressor. In particular, carbon dioxide, which is a natural refrigerant, is used as a refrigerant, and can be suitably used as a drive source for a compressor in which the inside of the housing becomes high temperature and high pressure.
本発明の電動機は、固定子に圧縮応力が加わることによる効率の低下を防ぐことができるとともに、高温・高圧状態での使用に適している。また、本発明の圧縮機は、高い効率を維持しながら、高温・高圧状態において好適に使用することができる。 The electric motor of the present invention can prevent a decrease in efficiency due to the compression stress applied to the stator and is suitable for use in a high temperature / high pressure state. The compressor of the present invention can be suitably used in a high temperature / high pressure state while maintaining high efficiency.
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
先ず、本発明の電動機を駆動源として用いた圧縮機の一実施の形態10の断面図を図1に示す。なお、図1に示されている一実施の形態の圧縮機10では、駆動源として埋込磁石型永久磁石電動機40が用いられている。
一実施の形態の圧縮機10は、ハウジング20、圧縮機構部30、埋込磁石型永久磁石電動機40、アキュムレータ80等により構成されている。ハウジング20は、鉄(Fe)やアルミニウム(Al)等により形成される。ハウジング20は、密閉されており、圧縮機構部30と埋込磁石型永久磁石電動機40を収容している。ハウジング20には、吸入管81と吐出管21が設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, FIG. 1 shows a sectional view of an
The
埋込磁石型永久磁石電動機40は、固定子50と回転子70を有している。
固定子50は、薄い板状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている。なお、各電磁鋼板には、積層方向に隣接する電磁鋼板を結合するためのクランプ(「カシメ部」とも呼ばれる)が形成される。クランプは、積層方向の一方側に凹部を有し、積層方向の他方側に突部を有している。そして、電磁鋼板を積層する際に、積層方向に隣接する一方の電磁鋼板のクランプの突部を他方の電磁鋼板のクランプの凹部に嵌合(係合)させる。なお、積層した複数の電磁鋼板を一体化するため接合(例えば、溶接)やカシメピンが用いられる場合もある。電磁鋼板が、本発明の「板状部材」に対応する。なお、固定子50を形成する板状部材は、磁性を有していればよく、電磁鋼板に限定されない。固定子50は、内周側に、スロット59を形成するティース58が設けられている(図3参照)。スロット59内には、絶縁材を介して固定子巻線60が、例えば、分布巻方式や集中巻方式によって配設されている。固定子50は、ハウジング20の内周面20Aによって形成されている空間(固定子挿入空間)20a(図4参照)内に挿入された状態でハウジング20に固定される。軸方向に直角な断面で見て、固定子50の外周面の形状や、ハウジング20の内周面20Aの形状は、円形形状や多角形形状等種々の形状に形成することができる。
回転子70は、固定子50の中心側に形成されている空間(回転子挿入空間)50a(図2参照)内に回転可能に挿入される。回転子70は、薄い板状の電磁鋼板を複数枚積層して形成されている回転子コア71を有している。回転子コア71は、回転軸挿入孔、磁石挿入孔、カシメピン挿入孔が軸方向に形成されている。回転軸挿入孔には回転軸75が挿入され、磁石挿入孔には永久磁石72が挿入される。そして、積層された複数の電磁鋼板は、カシメピン挿入孔に挿入されたカシメピン73によって一体化されている。74は、回転子70(回転子コア71)のバランスを調整するためのバランスウェイトである。各電磁鋼板には、積層方向に隣接する電磁鋼板を結合するためのクランプ(カシメ部)が形成されている。
The interior
The
The
なお、本明細書では、固定子50の回転子挿入空間50a内に回転子70が回転可能に挿入されている状態において、回転子70の回転軸75に沿った方向が、「固定子の軸方向」に対応する。また、軸方向に直角な断面で見て、回転子70の回転軸75の中心が、「固定子の中心Q」に対応する。
In the present specification, in a state where the
アキュムレータ80は、冷媒(冷却媒体)と潤滑油を分離する。本実施の形態では、冷媒として二酸化炭素(CO2)が用いられている。勿論、冷媒は二酸化炭素に限定されない。アキュムレータ80で分離された冷媒は、吸入管81を介して圧縮機構部30に戻される。また、アキュムレータ80で分離された潤滑油は、潤滑油溜め33に戻される。
圧縮機構部30は、シリンダ31と、回転軸75により駆動される偏心ロータ32を有している。圧縮機構部30は、偏心ロータ32が回転することによって、吸入管81から吸入された冷媒をシリンダ31内で圧縮する。
圧縮機構部30で圧縮された冷媒は、埋込磁石型永久磁石電動機40の固定子50に形成された穴(通路)、固定子50の外周面とハウジング20の内周面20Aとの間に形成された穴(通路)、回転子70に形成された孔(通路孔)、固定子50と回転子70(回転子コア71)との間の間隙(ギャップ)等を通り、吐出管21から吐出される。
また、回転軸75の回転によって、潤滑油溜め33に貯留されている潤滑油が圧縮機構部30の摺動部に供給される。各摺動部を潤滑した潤滑油は、潤滑油留め33に戻される。
図1に示されている圧縮機10では、冷媒と潤滑油が混在した媒体が吐出管21から吐出される。
なお、一実施の形態の圧縮機10では、駆動源として埋込永久磁石型電動機40を用いたが、埋込永久磁石型電動機40に限定されず、種々の形式の電動機を駆動源として用いることができる。以下では、埋込永久磁石電動機40を、単に「電動機40」という。
The accumulator 80 separates the refrigerant (cooling medium) and the lubricating oil. In the present embodiment, carbon dioxide (CO 2 ) is used as the refrigerant. Of course, the refrigerant is not limited to carbon dioxide. The refrigerant separated by the accumulator 80 is returned to the
The
The refrigerant compressed by the
Further, the lubricating oil stored in the lubricating oil reservoir 33 is supplied to the sliding portion of the
In the
In the
次に、本発明の電動機の概略構成を説明する。
電磁鋼板等の磁性を有する複数の板状部材を積層して形成される固定子は、圧縮応力あるいは引張応力が加わると透磁率が低下する。固定子の透磁率が低下すると、固定子に流れる磁束量が低下し、電動機のトルクが減少する。固定子の透磁率が低下すると、前述したように、電動機の効率が低下する。固定子に加わる圧縮応力あるいは引張応力と固定子の透磁率との関係が、図32に示されている。図32に示されているように、固定子に圧縮応力および引張応力が加わっていない状態では、固定子は、縦軸線と交差する箇所の透磁率(初期値)を有している。この状態で、固定子に圧縮応力を加えると、固定子の透磁率は初期値から低下する。一方、固定子に引張応力を加えると、固定子の透磁率は、一旦初期値より増加した後、初期値より低下する。ここで、図32から分かるように、固定子に引張応力が加わった場合の透磁率の低下量は、固定子に圧縮応力が加わった場合の透磁率の低下量より小さい。すなわち、少なくとも電動機の駆動時に、固定子に圧縮応力が加わるのを抑制し、引張応力が加わるように構成することにより、固定子の透磁率の低下を抑制することができ、電動機の効率の低下を防ぐことができる。
また、冷媒として二酸化炭素(CO2)を用いた圧縮機では、電動機(圧縮機)の駆動時にハウジング内が高温・高圧となり、固定子の膨張量およびハウジングの膨張量が、フロン系の冷媒を用いた場合より増大する。一般的に、高温のみによる固定子およびハウジングの膨張量より高温・高圧による固定子およびハウジングの膨張量が大きいため、このような圧縮機では、電動機の駆動時における固定子の膨張量とハウジングの膨張量の差が増大する。ここで、ハウジングの内周面による締付力(保持力)によって固定子をハウジングの固定子挿入空間内に固定している場合には、固定子の膨張量とハウジングの膨張量の差が増大することによって、固定子の保持力が低下するおそれがある。このため、電動機を高温・高圧状態で使用する場合には、固定子およびハウジングの膨張による固定子の保持力の低下を抑制する対策を講ずる必要がある。
本発明の電動機は、圧縮応力に起因する固定子の透磁率の低下を抑制することによって効率の低下を防ぎながら、固定子およびハウジングの膨張による固定子の保持力の低下を抑制することを目的とし、「少なくとも電動機の駆動時に、固定子に引張応力を加え、固定子に圧縮応力が加わるのを抑制するように固定子をハウジングに固定する」ことを基本の技術思想とする。本発明の電動機では、少なくとも電動機の駆動時に、固定子に引張応力が加わり、圧縮応力が加わるのが抑制されるため、固定子の透磁率の低下を防ぐことができ、固定子の透磁率の低下による電動機の効率の低下を抑制することができる。また、電動機の駆動時に、固定子がハウジングに引っ張られるため、固定子の膨張量とハウジングの膨張量との違いによる固定子の保持力の低下を抑制することができる。
Next, a schematic configuration of the electric motor of the present invention will be described.
In a stator formed by laminating a plurality of magnetic plate members such as electromagnetic steel plates, the magnetic permeability decreases when compressive stress or tensile stress is applied. When the magnetic permeability of the stator decreases, the amount of magnetic flux flowing through the stator decreases, and the torque of the electric motor decreases. When the magnetic permeability of the stator is lowered, the efficiency of the electric motor is lowered as described above. The relationship between the compressive stress or tensile stress applied to the stator and the magnetic permeability of the stator is shown in FIG. As shown in FIG. 32, in a state where compressive stress and tensile stress are not applied to the stator, the stator has a magnetic permeability (initial value) at a location that intersects the vertical axis. When compressive stress is applied to the stator in this state, the magnetic permeability of the stator decreases from the initial value. On the other hand, when tensile stress is applied to the stator, the magnetic permeability of the stator once increases from the initial value and then decreases from the initial value. Here, as can be seen from FIG. 32, the amount of decrease in magnetic permeability when tensile stress is applied to the stator is smaller than the amount of decrease in magnetic permeability when compressive stress is applied to the stator. In other words, at least when the electric motor is driven, it is possible to suppress a reduction in the magnetic permeability of the stator by suppressing the compression stress from being applied to the stator and applying a tensile stress, thereby reducing the efficiency of the electric motor. Can be prevented.
Further, in a compressor using carbon dioxide (CO 2 ) as a refrigerant, the inside of the housing becomes high temperature and high pressure when the electric motor (compressor) is driven, and the amount of expansion of the stator and the amount of expansion of the housing Increased when used. In general, the expansion amount of the stator and the housing due to high temperature and high pressure is larger than the expansion amount of the stator and the housing due to high temperature alone. The difference in expansion amount increases. Here, when the stator is fixed in the stator insertion space of the housing by the tightening force (holding force) by the inner peripheral surface of the housing, the difference between the expansion amount of the stator and the expansion amount of the housing increases. As a result, the holding power of the stator may be reduced. For this reason, when the electric motor is used in a high temperature / high pressure state, it is necessary to take measures to suppress a decrease in the holding power of the stator due to the expansion of the stator and the housing.
The electric motor of the present invention aims to suppress a decrease in holding power of the stator due to expansion of the stator and the housing while preventing a decrease in efficiency by suppressing a decrease in the magnetic permeability of the stator due to the compressive stress. The basic technical idea is to “apply tensile stress to the stator at least during driving of the electric motor and fix the stator to the housing so as to suppress the compressive stress from being applied to the stator”. In the electric motor of the present invention, at least when the electric motor is driven, tensile stress is applied to the stator and compression stress is prevented from being applied. Therefore, a decrease in the magnetic permeability of the stator can be prevented, and the magnetic permeability of the stator can be reduced. A decrease in the efficiency of the electric motor due to the decrease can be suppressed. Further, since the stator is pulled by the housing when the electric motor is driven, it is possible to suppress a decrease in the holding force of the stator due to the difference between the amount of expansion of the stator and the amount of expansion of the housing.
そして、固定子に引張応力を効果的に加えるための構成についてさらに検討した結果、「固定子を形成する複数の板状部材を、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿った設定数の連結領域の連結箇所で軸方向に連結することによって、軸方向の剛性を高めた合体部を形成し、軸方向の剛性を高めた合体部(軸方向の連結箇所)に引張応力が加わるように、設定数の連結領域の固定箇所で固定子をハウジングに固定する」構成を用いることにより、効率の低下や固定子の保持力の低下を効果的に抑制することができることを見出した。
すなわち、本発明の電動機は、「固定子を形成する複数の板状部材は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿った設定数の連結領域の連結箇所で軸方向に連結されており、固定子は、軸方向に直角な断面で見て、電動機の駆動時に、周方向に沿った設定数の連結領域の軸方向の連結箇所(合体部)に引張応力が加わるように、周方向に沿った設定数の連結領域に設けられた固定箇所でハウジングに固定されている」構成を基本構成として有している。
なお、固定子を形成する複数の板状部材は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って、設定数より多い複数の連結領域の連結箇所で軸方向に連結されていてもよい。連結領域の軸方向の連結箇所の数は、軸方向に直角な断面で見て、1つでもよいし複数(2以上)でもよい。設定数の連結領域の固定箇所は、軸方向に直角な断面で見て、設定数の連結領域の軸方向の連結箇所(合体箇所)に引張応力が作用すればよく、1個所でもよいし複数(2以上)箇所でもよい。また、設定数の連結領域の固定箇所は、軸方向に沿って、固定子の軸方向一方側端面と軸方向他方側端面との間(軸方向一方側端面および軸方向他方側端面を含む)の1個所でもよく複数(2以上)箇所でもよい。連結領域の広さ(範囲)は、連結領域の任意の固定箇所に作用する引張応力あるいは引張応力の分力によって、連結領域の軸方向の連結箇所(合体部)に引張応力が作用し、固定子全体に作用する圧縮応力が抑制されるように設定される。
And, as a result of further examination on the configuration for effectively applying tensile stress to the stator, “a plurality of plate-like members forming the stator are seen in a cross section perpendicular to the axial direction and set along the circumferential direction. By connecting in the axial direction at the connecting points of several connecting regions, a combined part with increased axial rigidity is formed, and tensile stress is applied to the combined part with increased axial rigidity (connected part in the axial direction) Thus, it has been found that by using the configuration in which the stator is fixed to the housing at a fixed number of fixed regions in the connection region, it is possible to effectively suppress a decrease in efficiency and a decrease in the holding power of the stator.
That is, the electric motor according to the present invention is described as follows: “The plurality of plate-like members forming the stator are connected in the axial direction at a connecting portion of a set number of connecting regions along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. The stator is viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, and when the motor is driven, a tensile stress is applied to the axially connected portions (merged portions) of the set number of connected regions along the circumferential direction. As a basic configuration, it is fixed to the housing at fixed locations provided in a set number of connection regions along the circumferential direction.
Note that the plurality of plate-like members forming the stator may be connected in the axial direction along the circumferential direction in a cross section perpendicular to the axial direction at a plurality of connection regions in a plurality of connection regions. Good. The number of connecting portions in the axial direction of the connecting region may be one or plural (two or more) when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. The fixed number of connection regions of the set number may be a single point or a plurality of portions as long as tensile stress acts on the connection points (merged points) in the axial direction of the set number of connection regions when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. (2 or more) may be sufficient. In addition, the fixed number of fixed regions of the connection region is between the axial one side end surface and the axial other side end surface of the stator along the axial direction (including the axial one side end surface and the axial other side end surface). These may be one place or plural (two or more) places. The width (range) of the connection area is fixed by the tensile stress acting on the fixed area of the connection area or the component of the tensile stress, and the tensile stress acts on the connection area (union part) in the axial direction of the connection area. It is set so that the compressive stress acting on the whole child is suppressed.
固定子を形成する複数の板状部材を、連結領域の連結箇所で軸方向に連結し、固定子を、連結領域の固定箇所でハウジングに固定した状態で、固定子50およびハウジング20が膨張した場合(ハウジング20の膨張量>固定子50の膨張量)における、固定箇所に作用する引張応力と軸方向の連結箇所に作用する引張応力との関係を、図30を参照して説明する。図30は、電動機40を軸方向に直角な方向から見た断面の一部を示している。
なお、図30において、実線で示されているクランプ55(軸方向の連結箇所)の周方向中心と固定子50の中心Qを結ぶ線をLfで表している。また、クランプ55(軸方向の連結箇所)の周方向一方側端部および周方向他方側端部それぞれと固定子50の中心Qを結ぶ線をLiおよびLjで表し、線Liと線Ljによって形成される角度をθbで表している。また、クランプ55(軸方向の連結箇所)の周方向中心と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfから周方向両側に角度θa離れた領域線LgおよびLhによって囲まれる領域が連結領域Sで表されている。固定子50の中心Qを通り、線LiとLjによって囲まれている領域と交差する線が、本発明の「固定子の中心を通り、軸方向の連結箇所と交差する線」に対応する。また、固定子50の中心Qとクランプ55(軸方向の連結箇所)の周方向中心を結ぶ線Lfが、本発明の「固定子の中心を通り、軸方向の連結箇所の周方向中心と交差する線」に対応する。
固定子50を形成する複数の板状部材を軸方向に連結する方法としては、軸方向(積層方向)に隣接する板状部材を接合(例えば、溶接54)することによって軸方向に連結する方法、軸方向(積層方向)に隣接する板状部材に形成されるクランプ(カシメ部)55によって軸方向に連結する方法、複数の板状部材を一体化するカシメピン56によって軸方向に連結する方法等を用いることができる。
The
In FIG. 30, a line connecting the circumferential center of the clamp 55 (axially connected portion) and the center Q of the
As a method of connecting a plurality of plate-like members forming the
ここで、固定子50を形成する複数の板状部材が、連結領域S内で、実線で示されているクランプ(カシメ部)55によって軸方向に連結されているものとする。
この状態で、クランプ55の周方向中心と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfと交差する(線Lf上の)固定箇所Wbで、固定子50がハウジング20に固定されている場合を考える。すなわち、固定箇所Wbおよびクランプ55(軸方向の連結箇所)の周方向中心が、固定子50の中心Qを通る線と交差する(θa=0)ように(線上に)、固定箇所Wbとクランプ55が配置されている場合を考える。この場合には、固定箇所Wbに作用する、固定箇所Wbを固定子50の中心Qから外周方向に引っ張る引張応力は、クランプ55を、固定子50の中心Qから外周方向に引っ張る引張応力Pとして作用する。すなわち、固定箇所Wbおよびクランプ55(軸方向の連結箇所)の周方向中心が、固定子50の中心Qを通る線と交差するように(線上に)配置されている場合には、固定箇所Wbに作用する引張応力のほとんどがクランプ55(軸方向の連結箇所)に引張応力として作用する。
なお、固定箇所Wbの周方向中心と固定子50の中心Qを結ぶ線が、線LiとLjによって囲まれている領域内に存在する場合も同様である。すなわち、固定箇所Wbとクランプ55(軸方向の連結箇所)が、固定子50の中心Qを通る線と交差する(θa≦θb/2)ように(線上に)、固定箇所Wbとクランプ55が配置されている場合にも、固定箇所Wbに作用する引張応力のほとんどがクランプ55(軸方向の連結箇所)に引張応力として作用する。
次に、固定子50が、クランプ55(軸方向の連結箇所)と固定子50の中心Qを結ぶ線と交差しない固定箇所Waでハウジング20に固定されている場合([θa>θb/2])を考える。この場合には、固定箇所Waに作用する引張応力H(G)の線Lf方向の分力の一部Hf=H×cosθa(Gf=G×cosθa)が、クランプ55(軸方向の連結箇所)に引張応力として作用する。さらに、引張応力H(G)の分力の他の一部、例えば、分力Hfに直交する方向の分力Hk=H×sinθa(分力Gfに直交する方向の分力Gk=G×sinθa)が、固定箇所Waでハウジング20に固定されている板状部材を他の板状部材から引き離す引離応力として作用する。このクランプ55(軸方向の連結箇所)に作用する引張応力は、角度θaが大きくなるほど小さくなり、一方、固定箇所Waでハウジング20に固定されている板状部材に作用する引離応力は、角度θaが大きくなるほど大きくなる。このため、角度θaは、適切な範囲内に設定する必要がある。検討の結果、角度θaが15度を超えると、クランプ55(軸方向の連結箇所)に作用する引張応力は小さく、また、固定箇所Waでハウジング20に固定されている板状部材に作用する引離応力が大きくなってずれるおそれがあることが分かった。固定箇所Waでハウジング20に固定されている板状部材が外周方向にずれると、スロット59内で絶縁不良が発生するおそれがある。さらに、角度θaが10度以下であれば、クランプ55(軸方向の連結箇所)に作用する引張応力が十分に大きく、効率の低下を十分に防ぐ効果を得ることができ、また、固定箇所Waでハウジング20に固定されている板状部材に作用する引離応力は十分に小さくなり、板状部材がずれるおそれがないことが分かった。
なお、固定子50を形成する複数の板状部材が、連結領域S内の複数の連結箇所で軸方向に連結されている場合(連結領域S内に複数の軸方向の連結箇所を有している場合)は、複数の軸方向の連結箇所全体の周方向中心を周方向中心とする1つの連結箇所で軸方向に連結されている場合と等価である。例えば、複数の板状部材が、図30に破線で示されているクランプ55とカシメピン56で軸方向に連結されている場合には、クランプ55の周方向中心と固定子50の中心Qを結ぶ線(図ではLi)と、カシメピン56の周方向中心と固定子50の中心Qを結ぶ線(図ではLj)との周方向中心を周方向中心とする1つの軸方向の連結箇所(図では、実線で示されているクランプ55)によって軸方向に連結されている場合と等価である。
したがって、連結領域Sの広さは、連結領域S内の軸方向の連結箇所(例えば、クランプ55)の周方向中心と固定子50の中心Qを通る線Lfから周方向両側の角度θaが15度以内、好適には、10度以内に設定される。すなわち、連結領域Sを定める領域線Lg、Lhは、連結領域S内の軸方向の連結箇所(例えば、クランプ55)の周方向中心と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfから周方向両側に15度以内、好適には、10度以内に設定される。
Here, it is assumed that a plurality of plate-like members forming the
In this state, consider a case where the
The same applies to the case where the line connecting the circumferential center of the fixed location Wb and the center Q of the
Next, when the
In addition, when the some plate-shaped member which forms the
Therefore, the width of the connection region S is such that the angle θa on both sides in the circumferential direction from the line Lf passing through the center in the connection direction in the connection region S (for example, the clamp 55) and the center Q of the
さらに、固定箇所が設定されている(ハウジング20と固定される固定箇所を有している)連結領域S(少なくとも1つの軸方向の連結箇所を有している)の数と固定子の鉄損との関係を示すグラフが、図31に示されている。図31に示されているグラフは、固定子50の外周面(図3に示されている固定子50では、第1の外周面51)の直径が50mm〜200mmの場合のものである。図31に示されているグラフから、固定箇所が設定されている連結領域Sを、周方向に沿って4〜6箇所設定することにより、固定子の鉄損を効果的に低減することができることが分かる。なお、固定箇所が設定されている(ハウジング20と固定される固定箇所を有している)連結領域Sの数が、本発明の「設定数」に対応する。
Furthermore, the number of connecting regions S (having at least one axial connecting portion) in which fixing points are set (having fixing points fixed to the housing 20) and iron loss of the stator The graph which shows the relationship with is shown by FIG. The graph shown in FIG. 31 is obtained when the diameter of the outer peripheral surface of the stator 50 (the first outer
次に、圧縮機10で用いられる本発明の電動機40の実施の形態を以下に説明する。なお、以下で説明する各実施の形態の電動機40では、同じ構成の回転子を用いることができるため、回転子の説明は省略し、固定子とハウジングの構成についてのみ説明する。
Next, an embodiment of the
第1の実施の形態の電動機40の固定子50を図2および図3に示している。図2は、固定子50の断面図(軸方向に沿った断面図)であり、図3は、図2のIII−III線断面図(軸方向に直角な断面図)である。なお、軸方向は、図2では上下方向であり、図3では紙面に垂直な方向である。
本実施の形態の固定子50は、環状に形成されており、軸方向一方側端面50Aおよび軸方向他方側端面50Bを有している。固定子50は、軸方向に直角な断面で見て、内周側に、スロット59を形成するティース58を有している。ティース58の先端面(内周側の面)によって、固定子50の内周側に、回転子70が回転可能に挿入される回転子挿入空間50aが形成されている。
The
The
また、固定子50の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面51と第2の外周面52によって形成されている。第2の外周面52は、当該第2の外周面52を挟んで周方向両側に配置されている第1の外周面51それぞれと境界箇所51aおよび51bで繋がっている。第1の外周面51は、ハウジング20の内周面20A(図4参照)に対応した形状を有している。「内周面20Aに対応した形状」は、典型的には、内周面20Aの形状と相似な形状である。本実施の形態では、ハウジング20は、円筒形状(内周面20Aの断面が円形形状を有している)に形成されている。このため、固定子50の第1の外周面51は、固定子50の中心Qを中心とする円弧形状に形成されている。第2の外周面52は、第1の外周面51から固定子50の中心Q側に窪んでいるとともに、軸方向に延びている。第2の外周面52によって、第1の外周面51を周方向に沿って延ばした仮想外周面(図3に破線で示されている)から切り欠かれた凹部52aが形成される。
本実施の形態では、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bそれぞれと固定子50の中心Qを結ぶ境界線LbおよびLcによって囲まれている領域が連結領域Sとして設定されている。すなわち、連結領域Sは、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bそれぞれと固定子50の中心Qを結ぶ境界線LbおよびLcを含んでいる。なお、本実施の形態では、境界線LbおよびLcが、連結領域Sを定める領域線として用いられている。
本明細書では、「軸方向の連結箇所が設けられる連結領域S」は、固定子を形成する複数の板状部材を軸方向に連結する領域を意味し、「軸方向連結領域」ということもできる。
Further, the outer peripheral surface of the
In the present embodiment, the region surrounded by the boundary lines Lb and Lc connecting the
In the present specification, the “connection region S provided with an axial connection portion” means a region in which a plurality of plate-like members forming a stator are connected in the axial direction, and is also referred to as an “axial connection region”. it can.
第1の外周面51(あるいは、ハウジング20の内周面20A)の形状(寸法)は、固定子50をハウジング20の固定子挿入空間20aに挿入する方法に応じて設定される。この時、少なくとも電動機40の駆動時に、固定箇所に作用する引張応力あるいは引張応力の分力によって、固定子に圧縮応力が加わるのが抑制されるように設定される。
例えば、隙間嵌め方法を用いて固定子50を固定子挿入空間20a内に挿入する場合には、固定子50の第1の外周面の寸法(例えば、直径)は、ハウジング20の内周面20Aの寸法(例えば、直径)より僅かに小さく設定される。この場合には、電動機40の非駆動時において、固定子の第1の外周面51とハウジング20の内周面20Aとの間に僅かの隙間が形成されているため、固定子50に圧縮応力が加わらない。なお、固定子50とハウジング20との固定箇所により、第1の外周面51を締め付ける締付力が発生することはあり得る。
あるいは、焼き嵌め方法や圧入方法を用いて固定子50をハウジング20の固定子挿入空間20a内に挿入する場合には、固定子50の第1の外周面の寸法(例えば、直径)は、ハウジング20の内周面20Aの寸法(例えば、直径)より僅かに大きく設定される。この場合には、電動機40の非駆動時において、ハウジング20の内周面20Aによる締付力によって、固定子50に圧縮応力が加わっている。なお、電動機の駆動時に、軸方向の連結箇所に作用する引張応力によって、固定子に加わる圧縮応力が抑制されるように、固定子50の第1の外周面51やハウジング20の内周面20Aの寸法(例えば、直径)、固定箇所が設定される連結領域の数等が設定される。
The shape (dimension) of the first outer peripheral surface 51 (or the inner
For example, when the
Alternatively, when the
また、固定子50を形成する複数の電磁鋼板は、連結領域S内の連結箇所で軸方向に連結されている。本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、第2の外周面52の周方向中心51cの箇所で、軸方向(積層方向)に隣接する電磁鋼板が溶接(溶接部54)によって接合されている。すなわち、複数の電磁鋼板は、第2の外周面52の周方向中心51cの箇所で、溶接部54によって軸方向に連結されている。本実施の形態では、凹部52aに対応する箇所に、複数の電磁鋼板を軸方向に連結する溶接部54が形成されている。これにより、固定子50を形成する複数の電磁鋼板を溶接部54によって軸方向に連結した状態で、固定子50をハウジング20の固定子挿入空間20aに容易に挿入することができる。
In addition, the plurality of electromagnetic steel sheets forming the
固定子50は、図4に示されているように、ハウジング20の内周面20Aによって形成されている固定子挿入空間20a内に挿入される。例えば、隙間嵌め方法、焼き嵌め方法、圧入方法等を用いて挿入される。固定子50がハウジング20の固定子挿入空間20a内に挿入された電動機40の断面図(軸方向に沿った断面図)を図5に示し、図5のVI−VI線断面図(軸方向に直角な断面図)を図6に示している。
また、固定子50は、固定子挿入空間20a内に挿入された後、連結領域S内の固定箇所でハウジング20に固定される。本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、固定子50の第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bそれぞれと固定子50の中心Qを結ぶ境界線LbおよびLcによって囲まれている領域が連結領域Sとして設定されている。すなわち、境界線LbおよびLcが連結領域Sを定める領域線として用いられている(連結領域Sが境界線LbおよびLcを含んでいる)。また、境界箇所51aおよび51bの両方が固定箇所として設定されている。また、固定子50をハウジング20に固定する方法として、溶接方法が用いられている。また、固定子50をハウジング20に固定する軸方向の固定箇所として、軸方向一方側端面50Aが設定されている。すなわち、固定子50は、軸方向両側の端面50Aおよび50Bのうちの軸方向一方側の端面50Aにおいて、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bの両方の箇所(固定箇所)で、溶接部53aによってハウジング20に溶接(固定)されている。
固定子50をハウジング20に溶接する方法としては、例えば、レーザー溶接方法、TIG溶接方法、MIG溶接方法等が用いられる。
本実施の形態では、固定子50の第2の外周面52とハウジング20の内周面20Aとの間に、軸方向一方側から軸方向他方側に連通する穴(通路)52aが形成される。この穴(通路)52aは、圧縮機の冷媒等を流す通路として用いられるが、固定子50とハウジング20を溶接する溶接部53aの冷却にも用いることができる。例えば、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bに、固定子50をハウジング20に溶接するための溶接部53aを形成する際に、穴(通路)52a内に冷却風を流すことによって、溶接部53aの温度を短時間で低下させることができる。これにより、溶融金属等が穴(通路)52a内を流れるのを防止することができるとともに、固定子50のスロット59と固定子巻線60を絶縁する絶縁部材が溶解して絶縁不良となるのを防止することができる。
なお、本実施の形態では、固定子50の軸方向他方側の端面50Bにおいて、溶接部53bによって固定子50をハウジング20に固定することもできる。また、固定子50の軸方向一方側の端面50Aおよび軸方向他方側の端面50Bにおいて、溶接部53aおよび53bによって固定子50をハウジング20に固定することもできる。また、固定子50をハウジング20に接合する方法は、溶接方法に限定されない。
本明細書では、「連結領域Sのうち、固定子をハウジングに固定する固定箇所が設けられる連結領域S」は、ハウジングに固定される連結領域を意味し、「ハウジングに固定される連結領域(軸方向連結領域)」ということもできる。
As shown in FIG. 4, the
In addition, the
As a method for welding the
In the present embodiment, a hole (passage) 52a that communicates from one axial side to the other axial side is formed between the second outer
In the present embodiment, the
In this specification, “the connection region S provided with a fixing portion for fixing the stator to the housing among the connection regions S” means a connection region fixed to the housing, and “a connection region fixed to the housing ( Axis connecting region) ”
第2の実施の形態の電動機40の固定子50の断面図(軸方向に直角な断面図)を図7に示している。
本実施の形態では、固定子50の外周面は、第1の実施の形態と同様に、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面51と第2の外周面52によって形成されている。また、第1の実施の形態と同様に、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bそれぞれと固定子50の中心Qを結ぶ境界線LbおよびLcが連結領域Sを定める領域線として用いられている(連結領域Sが境界線LbおよびLcを含んでいる)。
また、固定子50を形成する複数の電磁鋼板は、連結領域Sの連結箇所で軸方向に連結されている。図7に示すように、本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、第2の外周面52の周方向中心51cと固定子50の中心Qを結ぶ線Laと交差する(線La上の)連結箇所で、クランプ55によって軸方向に連結されている。例えば、軸方向(積層方向)に隣接する一方の電磁鋼板に形成されているクランプ55の突部を他方の電磁鋼板に形成されているクランプ55の凹部に嵌合(係合)させる。これにより、軸方向(積層方向)に隣接する電磁鋼板は、周方向に沿った相対移動が規制される。すなわち、複数の電磁鋼板は、クランプ55によって軸方向に連結される。
本実施の形態では、積層方向に隣接する電磁鋼板を結合するためのクランプを用いて、複数の電磁鋼板を軸方向に連結することができる。
FIG. 7 shows a cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to the axial direction) of the
In the present embodiment, the outer peripheral surface of the
In addition, the plurality of electromagnetic steel sheets forming the
In the present embodiment, a plurality of electromagnetic steel sheets can be connected in the axial direction using a clamp for connecting the electromagnetic steel sheets adjacent in the stacking direction.
固定子50は、ハウジング20の固定子挿入空間20a内に挿入された後、連結領域Sの固定箇所でハウジング20に固定される。固定子50がハウジング20の固定子挿入空間20a内に挿入され電動機40の断面図(軸方向に沿った断面図)を図8に示し、図8のIX−IX線断面図(軸方向に直角な断面図)を図9に示している。本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、境界箇所51aおよび51bの両方が固定箇所として設定され、固定子50をハウジング20に固定する方法として溶接方法が用いられている。また、固定子50をハウジング20に固定する固定箇所は、軸方向一方側端面50Aの箇所が設定されている。
なお、本実施の形態では、固定子50の軸方向他方側端面50Bにおいて、あるいは、固定子50の軸方向一方側端面50Aおよび軸方向他方側端面50Bの両端面において、溶接部53b、あるいは、溶接部53aおよび53bによって固定子50をハウジング20に固定することもできる。
After the
In the present embodiment, the welded
第3の実施の形態の電動機40の固定子50の断面図(軸方向に直角な断面図)が図10に示されている。
本実施の形態では、固定子50の外周面は、第1の実施の形態と同様に、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面51と第2の外周面52によって形成されている。また、第1の実施の形態と同様に、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bそれぞれと固定子50の中心Qを結ぶ境界線LbおよびLcが連結領域Sを定める領域線として用いられ(連結領域Sが境界線LbおよびLcを含んでおり)、境界箇所51aおよび51bの両方が固定箇所として設定されている。
また、固定子50を形成する複数の電磁鋼板は、連結領域Sの連結箇所で軸方向に連結されている。本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、第2の外周面52の周方向中心51cと固定子50の中心Qを結ぶ線Laと交差する(線La上の)連結箇所で、カシメピン56によって軸方向に連結されている。例えば、各電磁鋼板に、線Laと交差する(線La上の)連結箇所に、カシメピン挿入孔を形成する。そして、複数の電磁鋼板を積層した状態で、各電磁鋼板に形成されているカシメピン挿入孔にカシメピンを挿入し、複数の電磁鋼板を一体に固定する。これにより、複数の電磁鋼板は、軸方向に連結される。
本実施の形態では、積層された複数の電磁鋼板を一体化するためのカシメピンを用いて、複数の電磁鋼板を軸方向に連結することができる。
A sectional view (a sectional view perpendicular to the axial direction) of the
In the present embodiment, the outer peripheral surface of the
In addition, the plurality of electromagnetic steel sheets forming the
In the present embodiment, a plurality of electromagnetic steel plates can be connected in the axial direction using caulking pins for integrating the laminated electromagnetic steel plates.
固定子50は、ハウジング20の内周面20Aによって形成されている固定子挿入空間20a内に挿入された後、連結領域S内の固定箇所でハウジング20に固定される。固定子50がハウジング20の固定子挿入空間20a内に挿入され電動機40の断面図(軸方向に沿った断面図)が図11に示され、図11のXII−XII線断面図(軸方向に直角な断面図)が図12に示されている。本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、境界箇所51aおよび51bの両方が固定箇所として設定され、固定子50をハウジング20に固定する方法として、溶接方法が用いられている。また、固定子50をハウジング20に固定する軸方向の固定箇所として、軸方向一方側の端面50Aが設定されている。
なお、本実施の形態では、固定子50の軸方向他方側の端面50Bにおいて、溶接部53bによって固定子50をハウジング20に固定することができる。また、固定子50の軸方向一方側の端面50Aおよび軸方向他方側の端面50Bにおいて、溶接部53aおよび53bによって固定子50をハウジング20に固定することができる。
The
In the present embodiment, the
第1〜第3の実施の形態では、「第2の外周面52と、当該第2の外周面52の周方向両側に配置されている第1の外周面51との境界箇所51aおよび51bそれぞれと固定子50の中心Qを結ぶ境界線LbおよびLcによって囲まれている(境界線LbおよびLcを含む)領域S」が、本発明の「軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている複数の連結領域」に対応する。また、「固定子50の軸方向一方側の端面50Aおよび軸方向他方側の端面50Bのうちの少なくとも一方の端面において、固定子50の第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bで、固定子50が溶接部53aおよび53bの少なくとも一方によってハウジング20に溶接されている」構成が、本発明の「電動機の駆動時に、設定数の連結領域の軸方向の連結箇所に引張応力が加わるように、設定数の連結領域の固定箇所で固定子がハウジングに固定されている」構成に対応する。
また、第1の実施の形態の「複数の電磁鋼板が、固定子50の第2の外周面52の周方向中心51cの箇所で、接合(溶接部54)によって軸方向に連結されている」構成、第2の実施の形態の「複数の電磁鋼板が、固定子50の第2の外周面52の周方向中心51cと固定子50の中心Qを結ぶ線Laと交差する固定箇所で、クランプ55によって軸方向に連結されている」構成、第3の実施の形態の「複数の電磁鋼板が、固定子50の第2の外周面52の周方向中心51cと固定子50の中心Qを結ぶ線Laと交差する固定箇所で、カシメピン56によって軸方向に連結されている」構成が、本発明の「固定子を形成する複数の板状部材が、連結領域内の連結箇所で軸方向に連結されている」構成に対応する。
なお、第1〜第3の実施の形態において、軸方向の連結箇所は連結領域S内の適宜の位置に配置することができる。
In the first to third embodiments, “each of the
Further, in the first embodiment, “a plurality of electromagnetic steel plates are axially coupled by welding (welded portion 54) at the location of the
In the first to third embodiments, the axial connection points can be arranged at appropriate positions in the connection region S.
固定子50を形成する複数の電磁鋼板を軸方向に連結する方法としては、溶接により軸方向に連結する方法(第1の実施の形態)、クランプにより軸方向に連結する方法(第2の実施の形態)、カシメピンにより軸方向に連結する方法(第3の実施の形態)等の中から選択した複数の軸方向に連結する方法を組み合わせて用いることもできる。
溶接により軸方向に連結する方法とクランプにより軸方向に連結する方法を用いた第4の実施の形態の電動機40の断面図(軸方向に直角な断面図)を図13に示している。本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、溶接(溶接部54)による軸方向の連結箇所の周方向中心およびクランプ55による軸方向の連結箇所の周方向中心が、第2の外周面52の周方向中心51cと固定子50の中心Qを結ぶ線Laと交差するように(線La上に)配置されている。
溶接により軸方向に連結する方法とカシメピンにより軸方向に連結する方法を用いた第5の実施の形態の電動機40の断面図(軸方向に直角な断面図)を図14に示している。本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、溶接(溶接部54)による軸方向の連結箇所の周方向中心およびカシメピン56による軸方向の連結箇所の周方向中心が、第2の外周面52の周方向中心51cと固定子50の中心Qを結ぶ線Laと交差するように(線La上に)に配置されている。
溶接により軸方向に連結する方法と、クランプにより軸方向に連結する方法とカシメピンにより軸方向に連結する方法を用いた第6の実施の形態の電動機40の断面図(軸方向に直角な断面図)を図15に示している。本実施の形態では、溶接(溶接部54)による軸方向の連結箇所の周方向中心、クランプ55による軸方向の連結箇所の周方向中心およびカシメピン56による軸方向の連結箇所の周方向中心が、第2の外周面52の周方向中心51cと固定子50の中心Qを結ぶ線Laと交差するように(線La上に)配置されている。
なお、クランプにより軸方向に連結する方法とカシメピンにより軸方向に連結する方法を用いることもできる。
第4〜第6の実施の形態では、複数の軸方向の連結箇所それぞれの周方向中心が、第2の外周面52の周方向中心51cと固定子50の中心Qとを結ぶ線Laと交差するように複数の軸方向の連結箇所を配置したが、複数の軸方向の連結箇所は、連結領域S内の適宜の位置に配置することができる。例えば、第2の外周面52の周方向中心51cと固定子50の中心Qとを結ぶ線Laが、複数の軸方向の連結箇所それぞれのいずれかの箇所と交差するように複数の軸方向の連結箇所を配置してもよい。また、第2の外周面52の周方向中心51c以外の箇所と固定子の中心Qとを結ぶ線と交差するように配置してもよい。また、複数の連結箇所全てが固定子の中心Qを通る1つの線に交差していなくてもよい。
As a method of connecting a plurality of electromagnetic steel sheets forming the
FIG. 13 shows a cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to the axial direction) of the
FIG. 14 shows a cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to the axial direction) of the
Sectional drawing of
A method of connecting in the axial direction by a clamp and a method of connecting in the axial direction by a caulking pin can also be used.
In the fourth to sixth embodiments, the circumferential center of each of the plurality of axially connected portions intersects with a line La connecting the
第1〜第6の実施の形態では、ハウジング20の固定子挿入空間20a内において、固定子50の軸方向一方側の端面50Aおよび軸方向他方側の端面50Bの少なくとも一方の端面において、固定子50をハウジング20に溶接(溶接部53a、53b)する方法を用いたが、固定子50をハウジング20に溶接する方法はこれに限定されない。
ハウジングに形成した連通孔を介して、固定子をハウジングに溶接する方法を用いた第7の実施の形態の電動機40を説明する。なお、本実施の形態のハウジング20の断面図(軸方向に沿った断面図)を図16に示している。また、固定子50をハウジング20の固定子挿入空間20aに挿入した電動機40の断面図(軸方向に沿った断面図)を図17に示し、図17のXVIII−XVIII線断面図(軸方向に直角な断面図)を図18に示している。
本実施の形態では、第1の実施の形態と同様に、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面51と第2の外周面52によって外周面が形成されている固定子50を有している。
In the first to sixth embodiments, in the
An
In the present embodiment, as in the first embodiment, the first outer
ここで、本実施の形態では、ハウジング20に形成された連通孔21a〜21cのうちの少なくとも1つを介して、固定子50をハウジング20に溶接する方法を用いている。固定子50の第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bで固定子50をハウジング20に溶接する(境界箇所51aおよび51bを固定箇所に設定)ためには、ハウジング20に、固定子50の境界箇所51aおよび51bに対向する箇所に連通孔21a〜21cを形成する必要がある。しかしながら、固定子50の境界箇所51aおよび51bに対向する箇所に形成した連通孔21a〜21cを介して固定子50をハウジング20に溶接する際には、第2の外周面52とハウジング20の内周面20Aとの間に形成されている穴(通路)52a側に溶融金属が流れ出るおそれがある。また、溶接時間を要することにより、固定子50のスロット59と固定子巻線60を絶縁する絶縁部材が溶解して絶縁不良が発生するおそれがある。また、ハウジング20の連通孔21a〜21cを完全に密閉するのが困難であり、密閉型圧縮機に適さない。
本実施の形態では、穴(通路)52aを介して溶融金属が流れ出るのを抑制し、また、溶接時間を短縮して絶縁不良の発生を抑制し、また、連通孔21a〜21cを容易に密閉できるようにするために、連通孔21a〜21cを境界箇所51aおよび51bの近傍箇所に形成している。すなわち、図18に示されているように、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面51と第2の外周面52との境界所51aおよび51bより、周方向に沿って、第2の外周面52と反対側に離れている箇所(境界箇所51aおよび51bの近傍箇所)に形成している。そして、境界箇所51aおよび51bの近傍箇所で、連通孔21a〜21cを介して溶接(溶接部57a)によって、固定子50の第1の外周面51をハウジング20に溶接している。
本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bそれぞれと固定子50の中心Qを結ぶ境界線LbおよびLcより、第2の外周面52と周方向反対側に離れている線LdおよびLeによって囲まれている領域(=線LbおよびLcによって囲まれている領域+線Lbより第2の外周面52と周方向反対側の近傍領域+線Lcより第2の外周面52と周方向反対側の近傍領域>線LbおよびLcによって囲まれている領域)が連結領域Sとして設定されている。すなわち、境界線51aおよび51bより第2の外周面と周方向反対側に離れている線LdおよびLeが連結領域Sを定める領域線として用いられている(連結領域Sは境界線LbおよびLcを含んでいる)。
Here, in the present embodiment, a method of welding the
In the present embodiment, the molten metal is prevented from flowing out through the hole (passage) 52a, the welding time is shortened to prevent the occurrence of insulation failure, and the
In the present embodiment, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, boundary lines Lb connecting the
固定子50を形成する複数の電磁鋼板は、軸方向に直角な断面で見て、連結領域S内の連結箇所で軸方向に連結される。本実施の形態では、複数の電磁鋼板は、第2の外周面52の周方向中心51cの箇所で、溶接部54によって軸方向に連結されている。
ハウジング20には、固定子50をハウジング20の固定子挿入孔20a内に挿入した状態において、連結領域S内の固定箇所に対向する箇所に、内周面20Aと外周面20Bを連通する連通孔21a〜21cが形成されている。例えば、固定子50の軸方向一方側の端面50Aにおいて固定子50をハウジング20に溶接する場合には、固定子50をハウジング20の固定子挿入空間20a内の固定位置に配置した状態において、固定子50の軸方向一方側の端面50Aの固定箇所に対向する箇所に連通孔21aが形成される。なお、軸方向他方側の端面50Bにおいて固定子50をハウジング20に溶接する場合には、軸方向他方側の端面50Bの固定箇所に対向する箇所に連通孔21bが形成される。また、固定子50の軸方向一方側の端面50Aと軸方向他方側の端面50Bの間の固定箇所で固定子50をハウジング20に溶接する場合には、当該固定箇所に対向する箇所に連通孔21cが形成される。固定子5をハウジング20に固定する軸方向の固定箇所は、固定子50の軸方向一方側の端面50Aと軸方向他方側の端面50Bの間(軸方向一方側の端面50Aおよび軸方向他方側の端面50Bを含む)の少なくとも1個所(1個所あるいは複数箇所)設定されていればよい。
本実施の形態では、固定子50は、ハウジング20の連通孔21aに形成された溶接部57a、あるいは、連通孔21bに形成された溶接部57b、あるいは、連通孔21cに形成された溶接部57cのうちの少なくとも1つの溶接部によって、ハウジング20に固定されている。
The plurality of electromagnetic steel sheets forming the
In the
In the present embodiment, the
図18に示した本実施の形態では、「第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bより、第2の外周面52と周方向反対側に離れている箇所それぞれと固定子50の中心Qを結ぶ線LdおよびLeによって囲まれている領域S(>境界線LbおよびLcによって囲まれている領域)が、本発明の「軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている複数の連結領域」に対応する。また、「複数の電磁鋼板が、第2の外周面52の周方向中心51cの箇所で(周方向中心51cの箇所が連結箇所として設定)、溶接部54によって軸方向に連結されている」構成が、本発明の「固定子を形成する複数の板状部材が、連結領域内の連結箇所で軸方向に連結されている」構成に対応する。また、「固定子50が、線LdおよびLeと交差する(線LdおよびLe上の)固定箇所で、ハウジングの連通孔21a〜21cに形成されている溶接部57a〜57cによって、ハウジング20に固定されている」構成が、本発明の「少なくとも電動機の駆動時に、設定数の連結領域の軸方向の連結箇所に引張応力が加わるように、設定数の連結領域の固定箇所で固定子がハウジングに固定されている」構成に対応する。
In the present embodiment shown in FIG. 18, “locations that are farther away from the second outer
第1〜第7の実施の形態では、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bの両方(境界箇所51aおよび51bそれぞれの近傍箇所の両方)で、固定子50をハウジング20に固定した(境界箇所の両方を固定箇所に設定した)が、境界箇所51aおよび51bの一方(境界箇所51aおよび51bそれぞれの近傍箇所の一方)で、固定子50をハウジングに固定する(境界箇所の一方を固定箇所に設定する)こともできる。
境界箇所51aおよび51bの一方(境界箇所51aおよび51bそれぞれの近傍箇所の一方)を固定箇所に設定した第8の実施の形態の電動機40の断面図(軸方向に直角な断面図)を図19に示している。
本実施の形態では、固定子50の外周面は、第1の実施の形態と同様に、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面51と第2の外周面52によって形成されている。また、固定子50を形成する複数の電磁鋼板は、溶接部54によって軸方向に連結されている。また、固定子50は、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bのうちの一方の境界箇所51bで、溶接部53aによってハウジング20に固定されている。
前述したように、軸方向の連結箇所および固定箇所の周方向中心が回転子の中心Qを通る線に交差するように、連結箇所および固定箇所を配置するのが好ましい。ここで、複数の電磁鋼板を軸方向に連結するための溶接部54と、固定子50をハウジング20に固定するための溶接部53aを、固定子50の中心Qを通る線と交差するように配置するのは困難である。このため、本実施の形態では、固定子50を形成する複数の電磁鋼板は、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bのうちの一方の境界箇所51bより、周方向に沿って第2の外周面52側に離れた箇所(境界箇所51bの近傍箇所)と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfと交差する(線Lf上の)連結箇所で、溶接部54によって軸方向に連結されている。本実施の形態では、線Lfが第2の外周面52と交差する箇所が軸方向の連結箇所として設定されている。
なお、複数の電磁鋼板を、他方の境界箇所51aより、周方向に沿って第2の外周面52側に離れた連結箇所(境界箇所51aの近傍箇所)で、溶接部54によって軸方向に連結し、固定子50を、他方の境界箇所51aで、固定子50の軸方向一方側端面50Aにおいて、溶接部53aによってハウジング20に固定してもよい。また、固定子50を、軸方向他方側の端面50Bにおいて、溶接部53bによってハウジング20に固定することができる。また、固定子50を、軸方向一方側の端面50Aおよび軸方向他方側の端面50Bにおいて、固定子50をハウジング20に溶接部53aおよび53bによって固定することもできる。固定子50をハウジング20に接合する方法は、溶接方法に限定されない。
In the first to seventh embodiments, the stator at both the
FIG. 19 is a cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to the axial direction) of the
In the present embodiment, the outer peripheral surface of the
As described above, it is preferable to dispose the connection portion and the fixing portion so that the circumferential center of the axial connection portion and the fixing portion intersects a line passing through the center Q of the rotor. Here, a welded
A plurality of electrical steel sheets are connected in the axial direction by the welded
本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、一方の境界箇所51bから周方向に沿って第2の外周面52側に離れた箇所(境界箇所51bの近傍箇所)と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfより周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域が連結領域Sとして設定されている。すなわち、線LgおよびLhによって連結領域Sが定められている(連結領域Sは一方の境界線Lcを含んでいる)。
In the present embodiment, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, a portion (a portion near the
本実施の形態では、「一方の境界箇所51b(51a)の近傍箇所と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfから周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域S」が、本発明の「軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている複数の連結領域」に対応する。また、「複数の電磁鋼板が、一方の境界箇所51b(51a)の近傍箇所と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfと交差する連結箇所で、溶接部54によって軸方向に連結されている」構成が、本発明の「固定子を形成する複数の板状部材が、連結領域の連結箇所で軸方向に連結されている」構成に対応する。また、「軸方向に直角な断面で見て、一方の境界箇所51b(51a)で(境界箇所51b(51a)が固定箇所として設定)、固定子50が溶接部53aあるいは53bによってハウジング20に溶接されている」構成が、本発明の「少なくとも電動機の駆動時に、設定数の連結領域の軸方向の連結箇所に引張応力が加わるように、設定数の連結領域の固定箇所で固定子がハウジングに固定されている」構成に対応する。
In the present embodiment, “a region S surrounded by lines Lg and Lh that are separated by an angle θa on both sides in the circumferential direction from a line Lf that connects the vicinity of one
境界箇所51aおよび51bの一方を固定箇所に設定した第9の実施の形態の電動機40の断面図(軸方向に直角な断面図)を図20に示している。
本実施の形態では、固定子50の外周面は、第1の実施の形態と同様に、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面51と第2の外周面52によって形成されている。
本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、一方の境界箇所51bと固定子50の中心Qを結ぶ線Lf(=境界線Lc)より周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域が連結領域Sとして設定されている。すなわち、線LgおよびLhによって連結領域Sが定められている(連結領域Sは一方の境界線Lcを含んでいる)。
固定子50を形成する複数の電磁鋼板は、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bのうちの一方の境界箇所51bと固定子50の中心Qを結ぶ線Lfと交差する(線Lf上の)連結箇所で、クランプ55によって軸方向に連結されている。そして、固定子50は、一方の境界箇所51bで(境界箇所51bが固定箇所として設定)、固定子の軸方向一方側の端面50Aにおいて、溶接部53aによってハウジング20に固定されている。勿論、他方の境界箇所51a側の連結箇所で、複数の電磁鋼板をクランプ55によって軸方向に連結し、他方の境界箇所51a側の固定箇所で、軸方向一方側の端面50Aにおいて、溶接部53aによって固定子50をハウジング20に固定してもよい。また、軸方向一方側の端面50Aおよび軸方向他方側の端面50Bにおいて、固定子50をハウジング20に溶接部53aおよび53bによって固定してもよい。
FIG. 20 shows a cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to the axial direction) of the
In the present embodiment, the outer peripheral surface of the
In the present embodiment, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, a line Lg that is separated from the line Lf (= boundary line Lc) between one
The plurality of electromagnetic steel sheets forming the
境界箇所の一方を固定箇所に設定した第10の実施の形態の電動機40の断面図(軸方向に直角な断面図)を図21に示している。
本実施の形態では、固定子50の外周面は、第1の実施の形態と同様に、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面51と第2の外周面52によって形成されている。
本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、一方の境界箇所51bと固定子50の中心Qを結ぶ線Lfより周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域が連結領域Sとして設定されている。すなわち、線LgおよびLhによって連結領域Sが定められている(連結領域Sは一方の境界線Lcを含んでいる)。
固定子50を形成する複数の電磁鋼板は、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51bのうちの一方の境界箇所51bと固定子50の中心Qを結ぶ線Lfと交差する(線Lf上の)連結箇所で、カシメピン56によって軸方向に連結されている。そして、固定子50は、一方の境界箇所51bで(境界箇所51bが固定箇所として設定)、固定子の軸方向一方側の端面50Aにおいて、溶接部53aによってハウジング20に固定されている。連結箇所や固定箇所については、第9の実施の形態と同様の変更が可能である。
FIG. 21 shows a cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to the axial direction) of the
In the present embodiment, the outer peripheral surface of the
In the present embodiment, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, it is surrounded by lines Lg and Lh that are separated by an angle θa on both sides in the circumferential direction from the line Lf that connects one
The plurality of electromagnetic steel sheets forming the
第9および第10の実施の形態では、「一方の境界箇所51b(51a)と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfから周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域S」が、本発明の「軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている複数の連結領域」に対応する。また、「複数の電磁鋼板が、一方の境界箇所51b(51a)と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfと交差する連結箇所で、クランプ55あるいはカシメピン56によって軸方向に連結されている」構成が、本発明の「固定子を形成する複数の板状部材が、連結領域内の連結箇所で軸方向に連結されている」構成に対応する。また、「軸方向に直角な断面で見て、一方の境界箇所51b(51a)で(境界箇所51b(51a)が固定箇所として設定)、固定子50が溶接部53aあるいは53bによってハウジング20に溶接されている」構成が、本発明の「少なくとも電動機の駆動時に、設定数の連結領域内の軸方向の連結箇所に引張応力が加わるように、設定数の連結領域の固定箇所で固定子がハウジングに固定されている」構成に対応する。
In the ninth and tenth embodiments, “they are surrounded by lines Lg and Lh that are separated from each other in the circumferential direction by an angle θa from a line Lf that connects one
第8〜第10の実施の形態では、固定子挿入空間20a内で固定子50とハウジング20を溶接したが、ハウジングに形成された連通孔を介する溶接によって固定子50をハウジング20に固定することもできる。
一方の境界箇所(一方の境界箇所の近傍箇所)を固定箇所に設定した第11の実施の形態の電動機40の断面図(軸方向に直角な断面図)を図22に示している。
ここで、前述したように、一方の境界箇所51bに対向する箇所に形成した連通孔21a〜21cを介して溶接を行うと、第2の外周面52とハウジング20の内周面20Aとの間に形成される穴(通路)52aに溶融金属が流れ出るおそれや、溶接時間を要することにより固定子50のスロット59と固定子巻線60を絶縁する絶縁部材が溶解して絶縁不良が発生するおそれがある。また、ハウジング20の連通孔21a〜21cを完全に密閉するのが困難である。
本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、一方の境界箇所51bより第2の外周面52と周方向反対側に離れている箇所(一方の境界箇所51bの近傍箇所)で、連通孔21a〜21cに形成された溶接部57a〜57cによって、固定子50をハウジング20に溶接している。
本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、一方の境界箇所51bから第2の外周面52と周方向反対側に離れた箇所(一方の境界箇所51bの近傍箇所)と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfより周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域が連結領域Sとして設定されている。すなわち、線LgおよびLhによって連結領域Sが定められている(連結領域Sは一方の境界線Lcを含んでいる)。
本実施の形態では、他方の境界箇所51a側の連結箇所で、複数の電磁鋼板をクランプ55によって軸方向に連結し、他方の境界箇所51a側の固定箇所で、溶接部57aによって固定子50をハウジング20に固定してもよい。また、固定子50は、軸方向一方側の端面50Aと軸方向他方側の端面50Bの間(軸方向一方側の端面50Aと軸方向他方側の端面50Bを含む)の少なくとも1つの軸方向の固定箇所(任意の1つの軸方向の固定箇所あるいは複数の軸方向の固定箇所)で、溶接部によってハウジング20に固定することができる。
In the eighth to tenth embodiments, the
FIG. 22 shows a cross-sectional view (cross-sectional view perpendicular to the axial direction) of the
Here, as described above, when welding is performed through the
In the present embodiment, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, at a location away from one
In the present embodiment, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, a portion (a vicinity of one
In the present embodiment, a plurality of electromagnetic steel plates are connected in the axial direction by the
本実施の形態では、「一方の境界箇所51b(51a)より第2の外周面52と周方向反対側に離れている箇所と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfから周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域S」が、本発明の「軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている複数の連結領域」に対応する。また、「複数の電磁鋼板が、一方の境界箇所51b(51a)より第2の外周面52と周方向反対側に離れている箇所と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfと交差する固定箇所で、クランプ55によって軸方向に連結されている」構成が、本発明の「固定子を形成する複数の板状部材が、連結領域内の連結箇所で軸方向に連結されている」構成に対応する。また、「一方の境界箇所51b(51a)より第2の外周面52と周方向に反対側に離れている箇所と固定子50の中心Qを結ぶ線Lfと交差する固定箇所で、固定子50が溶接部57aによってハウジング20に溶接されている」構成が、本発明の「少なくとも電動機の駆動時に、設定数の連結領域の軸方向の連結箇所に引張応力が加わるように、設定数の連結領域の固定箇所で固定子がハウジングに固定されている」構成に対応する。
なお、連結箇所および固定箇所は、連結領域S内の適宜の箇所に設定することができる。
In the present embodiment, “an angle θa from the line Lf connecting the center Q of the
In addition, a connection location and a fixed location can be set in the appropriate location in the connection area | region S. FIG.
第1〜第11の実施の形態では、第1の外周面と第2の外周面との境界箇所のうちの少なくとも一方の境界箇所(境界箇所の近傍箇所)を、固定子をハウジングに固定する固定箇所として設定したが、第1の外周面と第2の外周面との境界箇所(境界箇所の近傍箇所)以外の箇所を固定箇所として設定することもできる。
第1の外周面と第2の外周面との境界箇所(境界箇所の近傍箇所)以外の箇所(外周面の任意の箇所)を固定箇所として設定した第12の実施の形態の電動機40の固定子150の断面図(軸方向に直角な断面図)を図23に示している。
本実施の形態の電動機では、固定子150は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に交互に配置されている第1の外周面151と第2の外周面152により形成されている。本実施の形態では、第2の外周面152とハウジング120の内周面120Aとの間に形成される穴(通路)は、冷媒等の媒体を流す通路として用いられる。なお、本実施の形態では、第2の外周面152を省略することもできる、すなわち、第1の外周面151のみを有する(軸方向に直角な断面で見て、円形形状の外周面を有する)固定子150を用いることもできる。
本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面151の任意の箇所と固定子150の中心Qを結ぶ線Lfより周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域が連結領域Sとして設定されている。すなわち、線LgおよびLhによって連結領域Sが定められているが、連結領域Sは、図2〜図22に示した実施の形態のように、第1の外周面51と第2の外周面52との境界箇所51aおよび51b(境界箇所51aおよび51bそれぞれの近傍箇所)それぞれと固定子150の中心Qを結ぶ境界線LbおよびLcを含んでいない。
固定子150を形成する複数の電磁鋼板は、連結領域S内の連結箇所で軸方向に連結されている。本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面151の任意の箇所と固定子150の中心Qを結ぶ線Lfと交差する(線Lf上の)連結箇所で、クランプ155によって軸方向に連結されている。
In the first to eleventh embodiments, at least one of the boundary locations between the first outer peripheral surface and the second outer peripheral surface (location in the vicinity of the boundary location) is fixed to the housing. Although set as a fixed location, locations other than the boundary location between the first outer peripheral surface and the second outer peripheral surface (locations in the vicinity of the boundary location) can also be set as fixed locations.
Fixing of the
In the electric motor of the present embodiment, the
In the present embodiment, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, a line Lg separated by an angle θa on both sides in the circumferential direction from a line Lf connecting an arbitrary portion of the first outer
The plurality of electromagnetic steel plates forming the
固定子150は、図24に示されているように、ハウジング120の内周面120Aによって形成されている固定子挿入空間120a内に挿入された後、連結領域S内の固定箇所でハウジング120に固定される。固定子150がハウジング120の固定子挿入空間120a内に挿入されている電動機40の断面図(軸方向に沿った断面図)を図25に示し、図25のXXVI−XXVI線断面図(軸方向に直角な断面図)を図26に示している。
固定子150の第1の外周面151の寸法(例えば、直径)とハウジング120の内周面120Aの寸法(例えば、直径)は、前述したように、固定子150をハウジング120の固定子挿入空間120aに挿入する方法によって設定される。
本実施の形態では、固定子150をハウジング120に固定する方法として溶接方法が用いられている。また、固定子150をハウジング120に溶接する方法として、ハウジング120に形成された連通孔を介して溶接する方法が用いられている。このため、ハウジング120には、固定子150が固定子挿入空間120a内の固定位置に挿入された状態において、固定箇所に対向する箇所に、内周面120Aと外周面120Bを連通する連通孔121a〜121cが形成される。例えば、固定子150の軸方向一方側の端面150Aの固定箇所に対向する箇所に、連通孔121aが形成される。あるいは、固定子150の軸方向他方側の端面150Bの固定箇所に対向する箇所に、連通孔121bが形成される。あるいは、軸方向一方側の端面150Aと軸方向他方側の端面150Bとの間の固定箇所に対向する箇所に、連通孔121cが形成される。なお、固定子150をハウジング120に固定する軸方向の固定箇所は、軸方向一方側の端面150Aと軸方向他方側の端面150Bの間(軸方向一方側の端面150Aおよび軸方向他方側の端面150Bを含む)の少なくとも1個所(任意の1つの軸方向の固定箇所あるいは複数の軸方向の固定箇所)設定されていればよい。これにより、固定子150は、ハウジング120の連通孔121a、121b、121cに形成された溶接部157a、157b、157cによってハウジング120に固定される。
As shown in FIG. 24, the
As described above, the dimension (for example, the diameter) of the first outer
In the present embodiment, a welding method is used as a method of fixing the
第1の外周面と第2の外周面との境界箇所(境界箇所の近傍箇所)以外の箇所(外周面の任意の箇所)を固定箇所として設定した第13の実施の形態の電動機40の固定子150の断面図(軸方向に直角な断面図)を図27に示す。
本実施の形態の電動機では、固定子150は、第12の実施の形態と同様に、軸方向に直角な断面で見て、周方向に交互に配置されている第1の外周面151と第2の外周面152により形成されている。なお、本実施の形態では、第2の外周面152を省略することもできる、
本実施の形態では、第12の実施の形態と同様に、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面151の任意の箇所と固定子150の中心Qを結ぶ線Lfより周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域が連結領域Sとして設定されている。
固定子150を形成する複数の電磁鋼板は、連結領域S内の連結箇所で軸方向に連結されている。本実施の形態では、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面151の任意の箇所と固定子150の中心Qを結ぶ線Lfと交差する(線Lf上の)連結箇所で、カシメピン156によって軸方向に連結されている。
固定子150は、ハウジング120の内周面120Aによって形成されている固定子挿入空間120a内に挿入された後、連結領域S内の固定箇所でハウジング120に固定される。固定子150がハウジング120の固定子挿入空間120a内に挿入されている電動機40の断面図(軸方向に直角な断面図)を図28に示している。
本実施の形態では、第12の実施の形態と同様に、固定子150をハウジング120に固定する方法として溶接方法が用いられている。また、固定子150をハウジング120に溶接する方法として、ハウジング120に形成された連通孔121a〜121cを介して溶接する方法が用いられている。
Fixing of the
In the electric motor according to the present embodiment, the
In the present embodiment, as in the twelfth embodiment, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, the circumferential direction is greater than a line Lf connecting an arbitrary portion of the first outer
The plurality of electromagnetic steel plates forming the
The
In the present embodiment, as in the twelfth embodiment, a welding method is used as a method of fixing the
第1の外周面と第2の外周面との境界箇所(境界箇所の近傍箇所)以外の箇所(外周面の任意の箇所)を固定箇所として設定した第14の実施の形態の電動機40の固定子150の断面図(軸方向に直角な断面図)を図29に示している。
本実施の形態の電動機では、固定子150は、第12の実施の形態と同様に、軸方向に直角な断面で見て、周方向に交互に配置されている第1の外周面151と第2の外周面152により形成されている。なお、本実施の形態では、第2の外周面152を省略することもできる、
本実施の形態では、第12の実施の形態と同様に、軸方向に直角な断面で見て、第1の外周面151の任意の箇所と固定子150の中心Qを結ぶ線Lfより周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域が連結領域Sとして設定されている。
固定子150を形成する複数の電磁鋼板は、連結領域S内の連結箇所で軸方向に連結されている。本実施の形態では、クランプ155およびカシメピン156によって軸方向に連結されている。クランプ155による軸方向の連結箇所およびカシメピン156による軸方向の連結箇所は、軸方向に直角な断面で見て、連結領域内に配置されていればよいが、好適には、クランプ155およびカシメピン156が、より好適には、クランプ155およびカシメピン156の周方向中心が、固定子150の中心Qを通る線と交差するように(線上に)配置される。
また、固定子150をハウジング120に固定する固定箇所は、連結領域S内に設定されていればよいが、好適には、クランプ155およびカシメピン156と固定箇所が、より好適には、クランプ155およびカシメピン156の周方向中心と固定箇所が、固定子150の中心Qを通る線に交差するように(線上に)配置される。なお、図30で説明したように、複数の軸方向の連結箇所が設定される場合、複数の軸方向の連結箇所全体の周方向中心を周方向中心とする1つの軸方向の連結箇所で軸方向に連結されている場合と等価である。
Fixation of the
In the electric motor according to the present embodiment, the
In the present embodiment, as in the twelfth embodiment, when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, the circumferential direction is greater than a line Lf connecting an arbitrary portion of the first outer
The plurality of electromagnetic steel plates forming the
In addition, the fixing portion for fixing the
第11〜第14の実施の形態では、「外周面の任意の箇所と固定子150の中心Qを結ぶ線Lfから周方向両側に角度θa離れている線LgおよびLhによって囲まれている領域S」が、本発明の「軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って配置されている複数の連結領域」に対応する。また、「複数の電磁鋼板が、外周面の任意の箇所と固定子150の中心Qを結ぶ線Lfと交差する固定箇所で、クランプ155およびカシメピン156の少なくとも一方によって軸方向に連結されている」構成が、本発明の「固定子を形成する複数の板状部材が、連結領域内の連結箇所で軸方向に連結されている」構成に対応する。また、「外周面の任意の箇所と固定子150の中心Qを結ぶ線Lfと交差する固定箇所で、固定子150が、ハウジング120の連通孔121a〜121cに形成されている溶接部157a〜157cによってハウジング120に溶接されている」構成が、本発明の「少なくとも電動機の駆動時に、設定数の連結領域の軸方向の連結箇所に引張応力が加わるように、設定数の連結領域の固定箇所で固定子がハウジングに固定されている」構成に対応する。
なお、第11〜第14の実施の形態では、連通孔121a〜121cを形成することなく、固定子150をハウジング120に溶接することもできる。例えば、固定子挿入空間120a内で、固定子150の軸方向両側の端面の少なくとも一方側の端面において、固定子150とハウジング120を溶接する方法を用いることができる。また、固定子150をハウジング120に固定する方法としては、溶接方法以外の種々の方法を用いることができる。また、固定子150を構成する複数の電磁鋼板を軸方向に連結する方法としては、種々の方法の1つあるいは複数を用いることができる。
In the 11th to 14th embodiments, “a region S surrounded by lines Lg and Lh that are separated from each other by an angle θa on both sides in the circumferential direction from a line Lf connecting an arbitrary portion of the outer peripheral surface and the center Q of the
In the 11th to 14th embodiments, the
以上説明したように、本発明の電動機では、固定子を形成する複数の板状部材を、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿った複数の連結領域内の連結箇所で軸方向に連結することによって、軸方向の剛性が高められた合体部を形成している。そして、少なくとも電動機の駆動時に、設定数の連結領域内の軸方向の連結箇所(軸方向の剛性が高められた合体部)に引張応力を加えて、固定子全体に加えられる圧縮応力を抑制するように、設定数の連結領域内の固定箇所で固定子をハウジングに固定している。これにより、固定子に引張応力が加わり、圧縮応力が加わるのが抑制されるため、圧縮応力に起因する固定子の透磁率の低下が抑制され、さらに、固定子の透磁率の低下による電動機の効率の低下を防ぐことができる。また、高温・高圧の状態で電動機が駆動される場合でも、固定子およびハウジングの膨張による固定子の保持力の低下を防止することができる。 As described above, in the electric motor of the present invention, the plurality of plate-like members forming the stator are viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, and are axially connected at the connection points in the plurality of connection regions along the circumferential direction. To form a combined portion with increased axial rigidity. Then, at least when the electric motor is driven, a tensile stress is applied to the axially connected portions (a combined portion with increased axial rigidity) in the set number of connected regions, thereby suppressing the compressive stress applied to the entire stator. As described above, the stator is fixed to the housing at fixed points within the set number of connection regions. As a result, tensile stress is applied to the stator and compressive stress is prevented from being applied, so that a decrease in the magnetic permeability of the stator due to the compressive stress is suppressed. A decrease in efficiency can be prevented. Further, even when the electric motor is driven at a high temperature and a high pressure, it is possible to prevent a reduction in the holding force of the stator due to the expansion of the stator and the housing.
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々変更、追加、削除が可能である。
実施の形態で説明した各構成は、単独で用いることもできるし、適宜選択した複数の構成を組み合わせて用いることもできる。
連結領域の広さや数は、適宜選択することができる。
固定子を形成する複数の板状部材を軸方向に連結する方法としては、種々の連結方法のうちの1つの連結方法を用いることもできるし、適宜選択した複数の連結方法を組み合わせて用いることもできる。また、軸方向の連結箇所は、連結領域内の適宜の箇所に設定することができる。好適には、複数の軸方向の連結箇所は、固定子の中心を通る線と交差するように設定される。
固定子をハウジングに固定する方法としては、種々の固定方法を用いることができる。また、固定子をハウジングに溶接する固定箇所は、連結領域内の適宜の箇所に設定することができるが、好適には、連結領域内の少なくとも1つの連結箇所と固定箇所が、固定子の中心を通る線と交差するように設定される。
本発明の電動機は、永久磁石電動機に限定されず種々の形式の電動機として構成することができる。また、本発明の電動機は、圧縮機以外の種々の装置の駆動源として用いることができる。
圧縮機の構成は、実施の形態で説明した構成に限定されない。
The present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible.
Each configuration described in the embodiment can be used alone, or a plurality of appropriately selected configurations can be used in combination.
The width and number of the connection regions can be selected as appropriate.
As a method of connecting a plurality of plate-like members forming the stator in the axial direction, one of various connecting methods can be used, or a plurality of appropriately selected connecting methods can be used in combination. You can also. Moreover, the connection location of an axial direction can be set to the appropriate location in a connection area | region. Preferably, the plurality of axial connection points are set to intersect a line passing through the center of the stator.
Various fixing methods can be used as a method of fixing the stator to the housing. Further, the fixing point where the stator is welded to the housing can be set at an appropriate point in the connection region, but preferably, at least one connection point and the fixing point in the connection region are the center of the stator. It is set to intersect the line passing through.
The electric motor of the present invention is not limited to a permanent magnet electric motor, and can be configured as various types of electric motors. The electric motor of the present invention can be used as a drive source for various devices other than the compressor.
The configuration of the compressor is not limited to the configuration described in the embodiment.
本発明は、「(態様1)ハウジングと、固定子と、回転子を備え、前記固定子は、積層された複数の板状部材により形成され、前記ハウジングの内周面によって形成されている固定子挿入空間内に挿入された状態で前記ハウジングに固定されており、前記回転子は、前記固定子の回転子挿入空間内に回転可能に挿入されている電動機であって、前記固定子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の連結領域を有しており、前記複数の板状部材は、軸方向に直角な断面で見て、前記複数の連結領域の軸方向の連結箇所で軸方向に連結されており、前記固定子は、電動機の駆動時に、前記複数の連結領域のうちの設定数の連結領域の軸方向の連結箇所に、当該軸方向の連結箇所を前記固定子の中心から外周方向に引っ張る引張応力が加わるように、前記設定数の連結領域の固定箇所で前記ハウジングに固定されていることを特徴とする電動機。」として構成することができる。According to the present invention, “(Aspect 1) includes a housing, a stator, and a rotor, and the stator is formed by a plurality of stacked plate-like members, and is formed by an inner peripheral surface of the housing. It is fixed to the housing in a state of being inserted into a child insertion space, and the rotor is an electric motor that is rotatably inserted into a rotor insertion space of the stator, and the stator is When viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, it has a plurality of connection regions along the circumferential direction, and the plurality of plate-like members have axes of the plurality of connection regions as viewed in a cross section perpendicular to the axial direction. The stator is connected in the axial direction at a connecting point in the direction, and the stator is connected to the connecting point in the axial direction of the set number of connecting regions among the plurality of connecting regions when the electric motor is driven. The tensile stress that pulls from the center of the stator toward the outer periphery is As Waru, it can be configured as an electric motor. ", Characterized in that fixed to said housing at a fixed location of the coupling area of the set number.
また、「(態様2)態様1に記載の電動機であって、前記複数の板状部材は、軸方向に隣接して積層されている板状部材に形成されているクランプが係合されていることによって軸方向に連結されていることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Further, “(Aspect 2) is the electric motor according to
また、「(態様3)態様1または2に記載の電動機であって、前記複数の板状部材は、軸方向に配置されているカシメピンによって軸方向に連結されていることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Also, “(Aspect 3) The electric motor according to
また、「(態様4)態様1〜3のいずれかに記載の電動機であって、前記複数の板状部材は、軸方向に隣接して積層されている板状部材が接合されることによって軸方向に連結されていることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Further, “(Aspect 4) is the electric motor according to any one of
また、「(態様5)態様1〜4のいずれかに記載の電動機であって、前記固定子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面と第2の外周面によって形成されており、前記第1の外周面は、前記ハウジングの内周面に対応する形状を有しており、前記第2の外周面は、前記第1の外周面から前記固定子の中心側に窪んでいるとともに、軸方向に延びており、前記設定数の連結領域は、軸方向に直角な断面で見て、前記第2の外周面と当該第2の外周面を挟んで周方向両側に配置されている第1の外周面それぞれとの境界箇所と前記固定子の中心を結ぶ境界線のうちの少なくとも一方の境界線を含んでいることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Further, “(Embodiment 5) is the electric motor according to any one of
また、「(態様6)態様5に記載の電動機であって、前記設定数の連結領域の固定箇所は、軸方向に直角な断面で見て、前記第2の外周面を挟んで周方向両側に配置されている第1の外周面それぞれと当該第2の外周面との境界箇所のうちの少なくとも一方の境界箇所に設定されていることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Further, “(Aspect 6) In the electric motor according to
また、「(態様7)態様3または4に記載の電動機であって、前記設定数の連結領域のクランプによる軸方向の連結箇所、カシメピンによる軸方向の連結箇所あるいは接合による軸方向の連結箇所は、軸方向に直角な断面で見て、前記固定子の中心を通る線と交差するように設定されていることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Further, “(Aspect 7) is the electric motor according to
また、「(態様8)態様1〜7のいずれかに記載の電動機であって、前記設定数の連結領域は、軸方向に直角な断面で見て、前記設定数の連結領域の軸方向の連結箇所の周方向中心と前記固定子の中心を結ぶ線から周方向両側15度以下の範囲であることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Also, “(Embodiment 8) is the electric motor according to any one of
また、「(態様9)態様1〜8のいずれかに記載の電動機であって、前記固定子は、軸方向両側の端面のうちの少なくとも一方側の端面において、溶接によって前記ハウジングに固定されていることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Further, “(Aspect 9) The electric motor according to any one of
また、「(態様10)態様1〜9のいずれかに記載の電動機であって、前記ハウジングには、外周面と内周面を連通する連通孔が形成されており、前記固定子は、前記ハウジングに形成されている連通孔を介した溶接によって前記ハウジングに固定されていることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Further, “(Aspect 10) is the electric motor according to any one of
また、「(態様11)態様1〜10のいずれかに記載の電動機であって、前記設定数は4〜6であることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Moreover, it can be configured as "(Aspect 11) The electric motor according to any one of
また、「(態様12)態様1〜11のいずれかに記載の電動機であって、前記設定数の連結領域のクランプによる軸方向の連結箇所、カシメピンによる軸方向の連結箇所あるいは接合による軸方向の連結箇所のうちの少なくとも1つの軸方向の連結箇所と固定箇所は、軸方向に直角な断面で見て、前記固定子の中心を通る線と交差するように設定されていることを特徴とする電動機。」として構成することができる。Further, “(Aspect 12) is the electric motor according to any one of
また、「(態様13)電動機を有する圧縮機であって、前記電動機として態様1〜12のいずれかに記載の電動機が用いられていることを特徴とする圧縮機。」として構成することができる。Moreover, it can be comprised as "(Aspect 13) It is a compressor which has an electric motor, Comprising: The electric motor in any one of the aspects 1-12 is used as said electric motor." .
10 圧縮機
20、120 ハウジング
20A、120A 内周面
20B、120B 外周面
20a、120a 固定子挿入空間
21a〜21c、121a〜121c 連通孔
30 圧縮機構部
40 電動機
50、150 固定子
50A、50B、150A、150B 軸方向端面
50a、150a 回転子挿入空間
51、151 第1の外周面
51a、51b 境界箇所
52、152 第2の外周面
52a、152a 穴(通路)
53a、53b、57a、57b、57c、157a、157b、157c 溶接部(固定部)
54 溶接部(連結部)
55、155 クランプ(連結部)
56、156 カシメピン(連結部)
58、158 ティース
59、159 スロット
60 固定子巻線
70 回転子
75 回転軸
80 アキュムレータ
DESCRIPTION OF
53a, 53b, 57a, 57b, 57c, 157a, 157b, 157c Welded part (fixed part)
54 Welded part (connecting part)
55, 155 Clamp (connecting part)
56, 156 Caulking pin (connection part)
58, 158
Claims (10)
前記固定子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の連結領域を有しており、The stator has a plurality of connection regions along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction,
前記複数の板状部材は、前記連結領域内の軸方向の連結箇所において、軸方向に隣接して積層されている板状部材に形成されているクランプが係合されることによって軸方向に連結されており、The plurality of plate-like members are connected in the axial direction by engaging with clamps formed on the plate-like members stacked adjacent to each other in the axial direction at the axially connected portion in the connection region. Has been
前記連結領域は、前記軸方向の連結箇所の周方向中心と前記固定子の中心を結ぶ線から周方向両側に15度以下の角度θa離れている領域線によって囲まれた領域であり、The connection region is a region surrounded by a region line that is separated by an angle θa of 15 degrees or less on both sides in the circumferential direction from a line connecting the center in the circumferential direction of the connecting portion in the axial direction and the center of the stator,
前記固定子は、前記連結領域内の固定箇所において、前記ハウジングに形成された連通孔を介した溶接によって前記ハウジングに固定されており、The stator is fixed to the housing by welding via a communication hole formed in the housing at a fixing location in the connection region,
前記固定子は、電動機の駆動時に、前記連結領域内の前記軸方向の連結箇所に、当該軸方向の連結箇所を前記固定子の中心から外周方向に引っ張る引張応力が加わるように構成されていることを特徴とする電動機。The stator is configured such that when the electric motor is driven, a tensile stress that pulls the axially connected portion from the center of the stator to the outer peripheral direction is applied to the axially connected portion in the connecting region. An electric motor characterized by that.
前記固定箇所の周方向中心と前記固定子の中心を結ぶ線が、前記軸方向の連結箇所の周方向一方側端部および周方向他方側端部それぞれと前記固定子の中心を結ぶ線によって囲まれる領域内に存在することを特徴とする電動機。A line connecting the circumferential center of the fixed portion and the center of the stator is surrounded by a line connecting the circumferential one side end and the other circumferential end of the axial connecting portion and the center of the stator. An electric motor characterized by being in a region to be
前記固定子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面と第2の外周面によって形成されており、前記第1の外周面は、前記ハウジングの内周面に対応する形状を有し、前記第2の外周面は、前記第1の外周面から前記固定子の中心側に窪んでいることを特徴とする電動機。The outer peripheral surface of the stator is formed by first and second outer peripheral surfaces alternately arranged along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, The outer peripheral surface has a shape corresponding to the inner peripheral surface of the housing, and the second outer peripheral surface is recessed from the first outer peripheral surface toward the center of the stator.
前記連結領域は、前記第2の外周面と当該第2の外周面を挟んで周方向両側に配置されている第1の外周面それぞれとの境界箇所のうち少なくとも一方を含んでいることを特徴とする電動機。The connection region includes at least one of boundary portions between the second outer peripheral surface and each of the first outer peripheral surfaces disposed on both sides in the circumferential direction with the second outer peripheral surface interposed therebetween. Electric motor.
前記複数の板状部材は、さらに、前記連結領域内の、前記第2の外周面上の軸方向の連結箇所において、軸方向に隣接して積層されている板状部材が溶接されることによって軸方向に連結されていることを特徴とする電動機。The plurality of plate-like members are further welded by welding plate-like members laminated adjacent to each other in the axial direction at the axially connected portion on the second outer peripheral surface in the connection region. An electric motor connected in the axial direction.
前記固定子は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って複数の連結領域を有しており、The stator has a plurality of connection regions along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction,
前記固定子の外周面は、軸方向に直角な断面で見て、周方向に沿って交互に配置されている第1の外周面と第2の外周面によって形成されており、前記第1の外周面は、前記ハウジングの内周面に対応する形状を有し、前記第2の外周面は、前記第1の外周面から前記固定子の中心側に窪んでおり、The outer peripheral surface of the stator is formed by first and second outer peripheral surfaces alternately arranged along the circumferential direction when viewed in a cross section perpendicular to the axial direction, The outer peripheral surface has a shape corresponding to the inner peripheral surface of the housing, and the second outer peripheral surface is recessed from the first outer peripheral surface to the center side of the stator,
前記連結領域は、前記第2の外周面と当該第2の外周面を挟んで周方向両側に配置されている第1の外周面それぞれとの境界箇所のうちの少なくとも一方を含んでおり、The connection region includes at least one of boundary portions between the second outer peripheral surface and each of the first outer peripheral surfaces arranged on both sides in the circumferential direction across the second outer peripheral surface.
前記複数の板状部材は、前記連結領域内の、前記第2の外周面上の軸方向の連結箇所において、軸方向に隣接して積層されている板状部材が溶接されることによって軸方向に連結されており、The plurality of plate-like members are axially connected by welding plate-like members stacked adjacent to each other in the axial direction at the axially connected portion on the second outer peripheral surface in the connection region. Connected to
前記連結領域は、前記軸方向の連結箇所の周方向中心と前記固定子の中心を結ぶ線から周方向両側に15度以下の角度θa離れている領域線によって囲まれた領域であり、The connection region is a region surrounded by a region line that is separated by an angle θa of 15 degrees or less on both sides in the circumferential direction from a line connecting the center in the circumferential direction of the connecting portion in the axial direction and the center of the stator,
前記固定子は、前記連結領域内の固定箇所において、前記ハウジングに形成された連通孔を介した溶接によって前記ハウジングに固定されており、The stator is fixed to the housing by welding via a communication hole formed in the housing at a fixing location in the connection region,
前記固定子は、電動機の駆動時に、前記連結領域内の前記軸方向の連結箇所に、当該軸方向の連結箇所を前記固定子の中心から外周方向に引っ張る引張応力が加わるように構成されていることを特徴とする電動機。The stator is configured such that when the electric motor is driven, a tensile stress that pulls the axially connected portion from the center of the stator to the outer peripheral direction is applied to the axially connected portion in the connecting region. An electric motor characterized by that.
前記固定箇所の周方向中心と前記固定子の中心を結ぶ線が、前記軸方向の連結箇所の周方向一方側端部および周方向他方側端部それぞれと前記固定子の中心を結ぶ線によって囲まれる領域内に存在することを特徴とする電動機。A line connecting the circumferential center of the fixed portion and the center of the stator is surrounded by a line connecting the circumferential one side end and the other circumferential end of the axial connecting portion and the center of the stator. An electric motor characterized by being in a region to be
前記複数の板状部材は、さらに、前記連結領域内の軸方向の連結箇所において、軸方向に配置されているカシメピンによって軸方向に連結されていることを特徴とする電動機。The plurality of plate-like members are further connected in the axial direction by caulking pins arranged in the axial direction at axially connected locations in the connection region.
前記連結領域は、周方向に沿って4〜6箇所設けられていることを特徴とする電動機。The connection region is provided with four to six locations along the circumferential direction.
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